发表于 2019-01-30 21:01:17   |   已被 访问: 642 次   |   分类于:   C语言   |   暂无评论

今天看 linux 内核代码时，发现了结构体中只有一个成员的数据结构，事实上，在 linux 内核中，这种结构相当常见。举例如下：

struct rb_root
{
    struct rb_node *rb_node;
};

一开始，我觉得这样无非就是为了方便突出 rb_root 的特异性（虽然它也是一个节点，但是 root 节点），或者方便以后扩展。但今天我的脑海里却灵光一闪，发现采用这种数据结构，其实更方便的点在于：能够避免使用多级指针。

在我之前的文章里讨论过，C语言使用指针做参数常常能够提高程序紧凑型，和运行效率。事实上，struct rb_root 数据结构是用于定义红黑树根节点的，红黑树的根节点可能会在某次着色变换中改变，这时如果仅仅使用 struct rb_node 来定义根节点指针，负责“改变”根节点的函数就需要二级指针做参数了。

需要使用二级指针的例子

这样说可能有些懵，我们还是来看实例吧。假设在某个函数中，需要 malloc 一块内存：

char *p = (char*)malloc(10);

使用完毕后，我们应该将其释放，而且应该让 p 指向 NULL，原因我之前的文章解释过。

if(p){
    free(p);
    p = NULL;
}

如果需要频繁的释放 p，每次这么写代码就太繁琐了，那能否定义一个函数完成这两个步骤呢？当然是可以的，请看以下C语言代码：

void my_free(char* p){
    if(p){
        free(p);
        p = NULL;
    }
}
// p != NULL
my_free(p);
// p != NULL

my_free() 函数的确能够释放 p，但是却无法完成将 p 指向 NULL 的操作。原因我的这篇文章已经解释过。若想实现我们的计划，需要借助二级指针才可以，请看如下C语言代码：

void my_free(char** p){
    if(*p){
        free(*p);
        *p = NULL;
    }
}
// p != NULL
my_free(&p);
// p == NULL

使用二级指针的确能够解决问题，但是它也让代码变得不那么直观了，使用起来也不是特别方便，所以可以借助文章一开头提到的那种数据结构。

避免使用二级指针

先来定义数据结构如下，请看C语言代码：

struct PTR
{
     char*   data;
};

之后我们 malloc 和 free 时都使用 PTR 的成员 data，就能避免使用二级指针了，请看下面的C语言代码：

void my_free(struct PTR* ptr)
{
    if(ptr){
        if(ptr->data){
            free(ptr->data);
            ptr->data = NULL;
        }
    }
}

int main()
{
    struct PTR ptr;

    ptr.data = (char*)malloc(10);
    if(NULL==ptr.data)
        exit(110);

    printf("before free, data: %p\n", ptr.data);
    my_free(&ptr);
    printf("after free, data: %p\n", ptr.data);

    return 0;
}

这样我们就避免了使用二级指针，编译C语言程序，执行结果如下：