关于C语法实现链表的问题分析

问题1：结构体的申明

问题描述：

如下代码所示，两种结构体的区别以及含义？

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

typedef struct Node{
 	int data;
 	Node *next; 
}*List;

问题分析：

关于typedef关键字的用法，可以百度一下。这里仅讨论为什么偏向于使用第二种结构体申明方式。
首先，*List表示一个Node类型的指针。在链表的实现过程中，我们都是对节点内容的修改。如果使用的是Node类型变量，而非指针，则我们的修改仅仅只在函数体内有效。可以看下面例子。

#include<bits/stdc++.h>
using namespace std;

void change(int a){
 	a = 100; 
}

int main(){
 	int a = 10;
 	change(a);
 	cout << a;
 	return 0;
}

主函数输出的仍是a = 10。这是因为函数内的变量只是临时变量，调用过程中编译器也会为它创建堆栈，并对其进行保存（保存在临时堆栈中）。但是，这个堆栈会随着函数的结束而被释放，因此函数内的值仅仅只是引用一下，而非真正的修改。如何对其修改？
我们可以通过指针获取变量在内存的地址，通过对内存的修改，而达到目的。这也是为什么第二种结构体要申明为*List的原因。当然，我们也可以采用第一种结构体申明方式，但是在参数的传递过程中稍微麻烦一些。具体实现可以参照单链表篇博客。

问题2：关于函数参数传递

问题描述：

如下代码所示，为什么主函数传入的参数是List类型变量，而函数申明的参数却是（List &hed）？以及为什么要开辟内存空间？

void init_list(List &hed){
 	hed = new Node;
 	hed->next = NULL;
}

问题分析：

首先我们先解决第二个问题，为什么要分配内存空间？如上述问题所述，在链表的实现过程中，我们想的是对节点内容进行修改，但是主函数中申明的仅仅是一个Node类型的指针变量，它并不是一个节点。可以看以下例子。

int main(){
 	List hed;
 	Node node;
 	hed = &node;
 	cout << &hed << endl;
 	cout << &node << endl;
 	return 0;
} 

通过打印结果发现，二者地址并不相同。因为指针也是一个数据类型，它也会有自己的内存地址。我们通过init_list（List &hed）函数传递过去的只不过是一个Node 类型的指针变量，我们希望的是通过这样的一个指针可以保存这个节点的内存地址，然后对其修改。这也是为什么要分配内存空间的原因。
接下来我们再来看第一个问题，本问题同问题1类似。参数：List &hed，&关键字表示引用，可以理解为变量的别名，实际上指向的是同一块内存空间。指针指向的是一个内存空间，&也指向一个内存空间，二者有什么区别呢？观察下面例子。

#include<bits/stdc++.h>
using namespace std;

typedef struct Node{
 	int data;
 	Node *next; 
}*List;

void init_list(List &hed){
 	cout << hed << " " << sizeof(hed) << endl;
}
void init_test(List hed){
 	cout << hed << " " << sizeof(hed) << endl;
}

int main(){
 	List hed;
 	init_list(hed);
 	init_test(hed);
 	return 0;
} 

上述例子打印结果相同。通过上例，还看不出二者区别。通过下例，我们再来比较。

void init_list(List &hed){
 	hed = new Node;
 	cout << hed << " " << sizeof(hed) << endl;
}
void init_test(List hed){
 	cout << hed << " " << sizeof(hed) << endl;
}

int main(){
 List hed;
 	init_list(hed);
 	init_test(hed);//后
 	return 0;
}

二者输出结果，仍相同。此时的调用顺序是init_list先，init_test后。此时结果相同的原因是，init_list()指向了一个节点，而test内的指针同样指向这个节点，所以相同。但是我们调换下两个函数的顺序可以发现，打印的结果不同了。如下所示。

int main(){
 	List hed;
 	init_test(hed);//先
 	init_list(hed);
 	return 0;
} 

再来看一个例子：

void init_list(List &hed){
 	cout << hed << " " << sizeof(hed) << endl;
}
void init_test(List hed){
 	hed = new Node;
 	cout << hed << " " << sizeof(hed) << endl;
}

int main(){
 	List hed;
 	init_test(hed);
 	init_list(hed);
 	return 0;
} 

这次无论如何改变主函数中的调用次序，结果都是不相同的。这是什么原因呢？其实同问题1一样，都是临时变量的问题。首先，分析init_list（）函数，init_list（）传入的是引用类型参数，其只不过是主函数中hed指针的别名，因此当对他进行修改时，即相当于在主函数中对hed进行修改。如下例所示。

void init_list(List &hed){
 	cout << hed << " " << sizeof(hed) << endl;
}
void init_test(List hed){
 	cout << hed << " " << sizeof(hed) << endl;
}

int main(){
 	List hed;
 	hed = new Node;
 	init_test(hed);
 	init_list(hed);
 	return 0;
} 

二者打印结果相同，无论次序改变与否。
而当通过init_test（）改变时，其仅改变的仅仅只是函数体内的临时变量，而非主函数中内容。