结构体中定义指针

本文详细解释了C语言中结构体指针变量的定义方式,以及如何在结构体中包含函数指针。并通过实例展示了如何使用结构体中的函数指针,实现了灵活的函数调用。

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转自:http://blog.youkuaiyun.com/unix21/article/details/9293877

结构体指针变量的定义,定义结构体变量的一般形式如下:

形式1:先定义结构体类型,再定义变量
struct结构体标识符
{
成员变量列表;…
};
struct 结构体标识符 *指针变量名;

变量初始化一:struct结构体标识符 变量名={初始化值1,初始化值2,…, 初始化值n };


形式2:在定义类型的同时定义变量
struct结构体标识符
{
成员变量列表;…
} *指针变量名;

变量初始化二:


形式3:直接定义变量,用无名结构体直接定义变量只能一次
struct
 {
成员变量列表;…
}*指针变量名;


其中“指针变量名”为结构体指针变量的名称。形式1是先定义结构体,然后再定义此类型的结构体指针变量;形式2和形式3是在定义结构体的同时定义此类型的结构体指针变量。


函数指针的定义

  一般的函数指针可以这么定义:

  int(*func)(int,int);

  表示一个指向含有两个int参数并且返回值是int形式的任何一个函数指针. 假如存在这样的一个函数:

  int add2(int x,int y)

  {

  return x+y;

  }

  那么在实际使用指针func时可以这样实现:

  func=&add2; //指针赋值,或者func=add2; add2与&add2意义相同

  printf("func(3,4)=%d\n",func(3,4));

  事实上,为了代码的移植考虑,一般使用typedef定义函数指针类型.

  typedef int(*FUN)(int,int);

  FUN func=&add2;

  func();



结构体中包含函数指针

其实在结构体中,也可以像一般变量一样,包含函数指针变量.下面是一种简单的实现.

[cpp]  view plain copy
  1. #include <stdio.h>  
  2. struct DEMO  
  3. {  
  4. int x,y;  
  5. int (*func)(int,int); //函数指针  
  6. };  
  7.   
  8. int add1(int x,int y)  
  9. {  
  10. return x*y;  
  11. }  
  12.   
  13. int add2(int x,int y)  
  14. {  
  15. return x+y;  
  16. }  
  17.   
  18. void main()  
  19. {  
  20. struct DEMO demo;  
  21. demo.func=add2; //结构体函数指针赋值  
  22. //demo.func=&add2; //结构体函数指针赋值  
  23. printf("func(3,4)=%d\n",demo.func(3,4));  
  24. demo.func=add1;  
  25. printf("func(3,4)=%d\n",demo.func(3,4));  
  26. }  
  27.   
  28. /* 
  29. 输出: 
  30. func(3,4)=7 
  31. func(3,4)=12 
  32. */  


结构体中指向函数的指针                                          

C语言中的struct是最接近类的概念,但是在C语言的struct中只有成员,不能有函数,但是可以有指向函数的指针,这也就方便了我们使用函数了。举个例子,如下:

[cpp]  view plain copy
  1. #include <stdio.h>  
  2. #include <stdlib.h>  
  3. #include <string.h>  
  4.   
  5. typedef struct student  
  6. {  
  7.     int id;  
  8.     char name[50];   
  9.     void (*initial)();  
  10.     void (*process)(int id, char *name);  
  11.     void (*destroy)();  
  12. }stu;  
  13.   
  14. void initial()  
  15. {  
  16.     printf("initialization...\n");  
  17. }  
  18.   
  19. void process(int id, char *name)  
  20. {  
  21.     printf("process...\n%d\t%s\n",id, name);  
  22. }  
  23.   
  24. void destroy()  
  25. {  
  26.     printf("destroy...\n");  
  27. }  
  28.   
  29. int main()  
  30. {  
  31.     stu *stu1;  
  32.     //在VC和TC下都需要malloc也可以正常运行,但是linux gcc下就会出错,为段错误,必须malloc  
  33.     stu1=(stu *)malloc(sizeof(stu));  
  34.     //使用的时候必须要先初始化  
  35.     stu1->id=1000;  
  36.     strcpy(stu1->name,"C++");  
  37.     stu1->initial=initial;  
  38.     stu1->process=process;  
  39.     stu1->destroy=destroy;  
  40.     printf("%d\t%s\n",stu1->id,stu1->name);  
  41.     stu1->initial();  
  42.     stu1->process(stu1->id, stu1->name);  
  43.     stu1->destroy();  
  44.     free(stu1);  
  45.     return 0;  
  46. }  

输出:

/*
1000    C++
initialization...
process...
1000    C++
destroy...
*/

c语言中,如何在结构体中实现函数的功能?把结构体做成和类相似,让他的内部有属性,也有方法
这样的结构体一般称为协议类,提供参考: 
struct { 
 int funcid; 
 char *funcname; 
 int (*funcint)(); /* 函数指针 int 类型*/ 
 void (*funcvoid)(); /* 函数指针 void类型*/ 
}; 
每次都需要初始化,比较麻烦

 

[cpp]  view plain copy
  1. #include <stdio.h>  
  2.   
  3. typedef struct  
  4. {  
  5. int a;  
  6. void (*pshow)(int);  
  7. }TMP;  
  8.   
  9. void func(TMP *tmp)  
  10. {  
  11.     if(tmp->a >10)//如果a>10,则执行回调函数。  
  12.     {  
  13.         (tmp->pshow)(tmp->a);  
  14.     }  
  15. }  
  16.   
  17. void show(int a)  
  18. {  
  19.     printf("a的值是%d\n",a);  
  20. }  
  21.   
  22. void main()  
  23. {  
  24.     TMP test;  
  25.     test.a = 11;  
  26.     test.pshow = show;  
  27.     func(&test);  
  28. }  
  29.   
  30. /* 
  31. 一般回调函数的用法为: 
  32. 甲方进行结构体的定义(成员中包括回调函数的指针) 
  33.  
  34. 乙方定义结构体变量,并向甲方注册, 
  35. 甲方收集N个乙方的注册形成结构体链表,在某个特定时刻遍历链表,进行回调。 
  36. 当 函数指针 做为函数的参数,传递给一个被调用函数, 
  37. 被调用函数就可以通过这个指针调用外部的函数,这就形成了回调<p>一般的程序中回调函数作用不是非常明显,可以不使用这种形式</p><p>最主要的用途就是当函数不处在同一个文件当中,比如动态库,要调用其他程序中的函数就只有采用回调的形式 
  38. 通过函数指针参数将外部函数地址传入来实现调用</p><p>函数的代码作了修改,也不必改动库的代码,就可以正常实现调用便于程序的维护和升级</p>*/  
<think>首先,用户的问题是关于在结构体中正确使用指针成员的。用户说:“我想了解在结构体定义指针后如何使用 请问如何在结构体中正确使用指针成员”。这涉及到C语言中结构体指针的用法。 从系统级指令中,我需要: - 所有行内数学表达式使用$...$格式。 - 独立公式使用$$...$$格式并单独成段。 - LaTeX语法正确。 - 使用中文回答。 - 生成相关问题。 - 在回答中引用的段落末尾自然地添加引用标识,例如[^1]。 用户提供的引用包括: - 引用[1]: 结构体是由一系列具有相同类型或不同类型的数据构成的数据集合。标准C中的结构体不允许包含成员函数,但可以用函数指针指向函数。 - 引用[2]: 结构体中有指针成员的逐层malloc与free。free时要先从里层free。 - 引用[3]: 用结构体指针访问结构体中的结构体指针结构体指针的嵌套)。 这些引用是参考,我应该基于用户的问题来回答,而不是直接复制。用户的问题是“如何在结构体中正确使用指针成员”,所以我需要解释如何定义、初始化和释放指针成员。 回答结构: - 结构清晰,逐步解决问题。 - 确保回答真实可靠,基于C语言知识。 - 使用中文。 关键点: 1. 定义结构体指针成员:在结构体中声明指针变量。 2. 内存分配:使用malloc为指针成员分配内存。 3. 访问指针成员:通过结构体实例访问指针。 4. 释放内存:释放指针成员的内存时,要注意顺序,从里到外free。 步骤: 1. 定义结构体:例如,定义一个结构体包含一个指针成员。 2. 初始化:为结构体分配内存,然后为指针成员分配内存。 3. 使用:通过指针访问数据。 4. 释放:先释放指针成员的内存,再释放结构体本身的内存。 示例代码:使用C语言代码来演示。 生成相关问题:在回答结束时,生成相关问题。 添加引用标识:如果我在回答中引用用户提供的引用,需要在末尾添加[^1], [^2], [^3]。但用户说“上述引用仅供参考”,所以我应该基于这些引用但不直接复制。自然地融入引用。 例如: - 在解释函数指针时,提到引用[1]。 - 在解释内存释放时,提到引用[2]。 - 在解释嵌套指针时,提到引用[3]。 完整回答结构: - 引言:解释结构体指针成员的基本概念。 - 步骤:逐步说明如何正确使用。 - 示例代码:提供代码示例。 - 注意事项:强调内存管理的重要性。 - 相关问题:生成相关问题。 相关问题: 1. 如何避免内存泄漏? 2. 结构体指针成员在动态数据结构中的应用? 3. 如何处理结构体中的深拷贝? 确保语言流畅,使用中文。</think>### 如何在结构体中正确使用指针成员 在C语言中,结构体(struct)是一种复合数据类型,允许包含多个不同类型的成员。当结构体中包含指针成员时,需要特别注意内存管理(如动态分配和释放),以避免内存泄漏、空指针访问或野指针问题。下面我将逐步解释如何正确使用结构体指针成员,包括定义、初始化、访问和释放。关键点包括: - **定义指针成员**:在结构体声明中声明指针变量。 - **内存分配**:使用`malloc`或`calloc`动态分配内存。 - **访问成员**:通过结构体实例或指针访问数据。 - **释放内存**:按照从里到外的顺序释放内存,确保安全。 #### 步骤详解 1. **定义结构体指针成员** 在结构体声明中,直接声明指针变量。例如,定义一个包含字符串指针和整型指针结构体: ```c #include <stdio.h> #include <stdlib.h> #include <string.h> // 定义结构体 typedef struct { char *name; // 字符串指针成员 int *scores; // 整型数组指针成员 } Student; ``` 这里,`name`是指向字符的指针,`scores`是指向整型数组的指针。标准C中结构体不能包含成员函数,但可以通过函数指针实现类似功能(参考引用[1])[^1]。 2. **初始化结构体指针成员** 为结构体分配内存后,再为每个指针成员单独分配内存。使用`malloc`或`calloc`进行动态分配,并检查分配是否成功: ```c int main() { // 动态分配结构体实例 Student *stu = (Student *)malloc(sizeof(Student)); if (stu == NULL) { perror("结构体分配失败"); return 1; } // 为name指针成员分配内存(字符串) stu->name = (char *)malloc(50 * sizeof(char)); if (stu->name == NULL) { perror("name分配失败"); free(stu); // 释放结构体本身 return 1; } strcpy(stu->name, "张三"); // 初始化数据 // 为scores指针成员分配内存(整型数组) stu->scores = (int *)malloc(3 * sizeof(int)); if (stu->scores == NULL) { perror("scores分配失败"); free(stu->name); // 释放已分配的内存 free(stu); return 1; } stu->scores[0] = 90; // 初始化数据 stu->scores[1] = 85; stu->scores[2] = 95; // 访问和打印数据 printf("姓名: %s\n", stu->name); printf("分数: %d, %d, %d\n", stu->scores[0], stu->scores[1], stu->scores[2]); // 释放内存(见下一步) return 0; } ``` 关键点: - 每次`malloc`后检查指针是否为`NULL`,防止分配失败。 - 如果分配失败,需释放已分配的内存,避免部分泄漏。 3. **释放内存** 释放内存时,必须按照从里到外的顺序:先释放指针成员指向的内存,再释放结构体本身。否则,会导致未定义行为(如访问已释放内存或内存泄漏)。参考引用[2],free时要先从里层free[^2]。 ```c // 在main函数末尾添加释放代码 free(stu->name); // 1. 先释放name指向的内存 free(stu->scores); // 2. 再释放scores指向的内存 free(stu); // 3. 最后释放结构体本身 ``` 错误示例:如果先`free(stu)`,再`free(stu->name)`,会间接访问空指针(因为`stu`已被释放),导致程序崩溃。 4. **处理嵌套指针(如结构体指针的嵌套)** 如果结构体包含指向另一个结构体指针,需要递归处理分配和释放。参考引用[3],这涉及结构体指针的嵌套访问[^3]。 ```c // 定义嵌套结构体 typedef struct { int id; } Course; typedef struct { char *name; Course *course; // 指向另一个结构体指针 } Teacher; // 初始化嵌套指针 Teacher *tch = (Teacher *)malloc(sizeof(Teacher)); tch->name = malloc(50 * sizeof(char)); strcpy(tch->name, "李老师"); tch->course = (Course *)malloc(sizeof(Course)); tch->course->id = 101; // 访问嵌套成员 // 释放嵌套指针:从里到外 free(tch->course); // 先释放内部结构体 free(tch->name); free(tch); ``` #### 注意事项 - **内存泄漏**:忘记释放指针成员是常见错误。使用工具如Valgrind检测泄漏。 - **野指针**:释放内存后,将指针设置为`NULL`(如`free(stu->name); stu->name = NULL;`),避免后续误用。 - **深拷贝与浅拷贝**:结构体赋值时,指针成员默认浅拷贝(只复制地址)。如果需要独立副本,需手动深拷贝(分配新内存并复制数据)。 - **性能**:动态分配有开销,频繁`malloc/free`可能导致碎片。在嵌入式系统中谨慎使用。 - **数学表达式示例**:在算法分析中,动态分配的时间复杂度通常为$O(1)$,但碎片管理可能影响整体效率,如$T(n) = O(n)$ 在 worst-case。 #### 总结 正确使用结构体指针成员的关键在于: 1. **定义时声明指针**。 2. **分配时按需使用`malloc`,并检查错误**。 3. **释放时从里到外free**,确保安全。 4. **访问时通过`->`或`.`操作符**。 通过以上步骤,您可以高效管理结构体中的指针成员,避免常见内存错误。参考引用[1][^1]、[2][^2]、[3][^3],这些内容强调了C语言中结构体指针的局限性和最佳实践。
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