在 C 中使用函数，声明一个变量并在多个函数中使用它

Question

我想创建一个链表，从其他地方的主目录调用。这个链表是由节点组成的。

例如，这不是我的代码，只是它的简化版本。

nodeTest.h

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>

struct nodeTest
{
    int data;
    struct nodeTest* next;
};

然后我有另一个文件试图使用该结构：

nodeTest.c

 #include <stdio.h>
 #include <stdlib.h>
 #include "nodeTest.h"

 int main(void) {
     struct nodeTest* first = malloc(sizeof(struct nodeTest));
     first->data = 0;
     return 0;
 }

void addLL(int data){
    if (first.data = 0)
    {
        printf("No head\n");
    }
}

我想首先成为链表中的第一个元素，那么如何为它定义一个首先使用的 addElement？现在，当我第一次打电话时，我遇到了一个无法识别的错误。

这是我在主链表文件中得到错误的地方

void addLL(int data){
    if (head.data = 0)

我在 if 行收到错误，头部无法识别。

Answer 1

没错。您会收到该错误，因为变量 head 仅在 main 内部可见。有两种解决方法：

1. 您可以在任何函数之外将head 声明为全局变量；或
2. 您可以将head 作为指针传递给任何需要它的函数

让我们看看这些选项是如何工作的：

使用全局变量

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include "nodeTest.h"

/* Declare a global variable. The initialization to NULL is redundant
 * since global variables are automatically initialized to zero. But
 * let's be thorough.
 */

struct nodeTest* head = NULL;

int main(void) {
   head = malloc(sizeof(struct nodeTest));
   /* check if head is NULL here. Just in case. */
   head->data = 0;

   addLL(1);

   return 0;
}

/* other functions here */
void addLL(int data) {
   /* since we allocate head in main it should never be NULL and
    * if it is, something is wrong. So assert.
    */
   assert(head != NULL);

   /* Notice: in your original code you had: if (first.data = 0)
    * which is wrong. First of all, there's no variable named first
    * declared anywhere. If you meant head, that should have been
    * head->first since head is a pointer. And lastly, first.data = 0
    * would set first.data to 0, instead of comparing it for equivalency, 
    * and would then cause the if to never execute because the compiler
    * would first set first.data to zero, then check first.data, and never
    * enter the loop since it was zero.
    */
   if (head->data == 0)
   {
      printf("No head");
      return;
   }

   /* other code here */
}

这个版本很简单，只需要很少的改动。一个好处是需要修改 head 的函数可以轻松完成。

在非平凡的程序中，它确实需要大量的全局变量，这被认为是不好的编程习惯，应该尽可能避免。

将head 作为指针传递

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include "nodeTest.h"

int main(void) {
   struct nodeTest* head = malloc(sizeof(struct nodeTest));
   /* check if head is NULL here. Just in case. */
   head->data = 0;

   /* we call addLL, passing the head that we just allocated
    * to it.
    */
   addLL(1, head);
   return 0;
}

void addLL(int data, struct nodeTest *head) {
   if (head == NULL) || (head->data == 0))
   {
      printf("No head");
      return;
   }

   /* other code here */
}

此方法要求我们将head 传递给每个可能需要它的函数。这会使函数接口稍微复杂化，但让我们更加灵活，因为我们不需要为程序中的许多列表设置很多全局变量。

但是还有另一个问题。如果这些函数中的任何一个需要修改head 指针（例如，假设您要删除列表中的第一个元素），那么您就有问题了。指针（与所指向的东西不同）是函数的本地指针，因此对其所做的任何更改都将在函数外部不可见。

有两种方法可以解决这个问题：

1. 每个接受head 作为参数并可能需要更改它的函数都必须返回一个指向新头的指针。这可行，但实施起来很麻烦，而且很容易出错。
2. 每个接受head 作为参数并可能需要更改它的函数都将接受一个双指针：一个指向头指针的指针。这很好用，但会使事情复杂化，并且可能会让一些新手程序员措手不及。它也有点容易出错，但没有上一个选项那么多。

我希望这能回答你的问题，解释为什么你不能做你所做的事情以及存在的解决方法。

Answer 2

问题0：链表和C的理解

上面有大量的材料。看看这些slides from a lecture on data structures。

问题 1：'head undeclared'

在使用变量之前，您需要先引入它。问题是由于head 不在函数范围内（根据 C 规则）。因此，您需要将指向它的指针作为参数传递：

void addLL(struct nodeTest *head, int data){
  // now you can access head->data, head->next
  // .. 
}

如果您使用0 表示没有数据可用，那么您不能存储任何零。 另一个你可以保持列表元素的计数并检查计数是否 为零来确定列表是否为空。

问题 2：'first->data' 未声明

要么先声明（与head 相同），要么使用head->data。

问题 3：列表设计和 API

使用全局状态通常被认为是不好的做法，因此不要使用全局列表。 我建议您为列表定义另一个结构并在其他函数（如list_add() 或list_remove()）周围传递一个点，因此您还可以保存指向最后一个元素的指针以进行 O(1) 操作，例如：

struct list {
  struct node *first;
  struct node *last;
  unsigned long length;
};

那么，你可以实现一个函数来检查列表是否为空：

inline bool list_is_empty(struct list* l) {
  assert(l != NULL);
  return l->length;  
}

并在您的main 中使用多个列表：

 struct list *list1 = list_create(); // sets length to 0
 struct list *list2 = list_create(); // return a new list
 //...
 list_add(&list1, data); // you pass a pointer to the list to which you want to add
 //...
 struct node *e = list_search(&list1, data);
 if (e == NULL)
   printf("not found\n");
 //...
 list_remove(&list1, data);
 //
 list_destroy(&list1); 

向列表中添加元素可以这样实现：

int list_add(struct list* l, int data) {

    if (l == NULL)
        return LIST_FAILURE; // or exit with an error message

    l->last->next = list_elem_create(data); // dynamically creates a new node
    l->last = l->last->next;
    l->length++;
    return LIST_SuCCESS; // symbolc constant defined elsewhere 
}

Answer 3

在调用 main 函数之前不能分配内存。您可以在 main 之外声明一个全局变量并将其地址用作第一个。 main 中的 alloc 应该可以工作，这是最好的方法。但是您必须对结构进行类型转换，如下所示才能使用它，否则您的编译将失败

typedef struct First {

<element 1>
struct first *next

} First;

那么你可以这样做

First *first = NULL
first = (First *) malloc(sizeof(First));