为什么在链表的C实现中需要指针？

为什么在C中链表的实现中使用指针很重要

例如：

typedef struct item                                     
{
    type data;
    struct item *next;
} Item;

typedef struct list                                          
    Item *head;
} List;

---

如果我只使用没有指针的相同实现，会发生什么情况？

如果没有指针，每个列表项都包含另一个列表项（

next

），其中包含另一个列表项。它又包含另一个列表项。等等

---

您最终会得到一个无限大的数据结构，该结构将使用无限大的内存，而这当然无法工作。

您最终会得到类似的结果

typedef struct item                                     
{
    type data;
    struct item next;
} Item;

size-of-Item = size-of-type + size-of-Item

现在，C编译器将尝试计算

项的大小。但是由于
next
正好嵌入到
项中，因此它将以这样一个等式结束

typedef struct item                                     
{
    type data;
    struct item next;
} Item;

size-of-Item = size-of-type + size-of-Item

这是无限的。因此，我们有一个问题。因此，C需要指针，因此

size-of-Item = size-of-type + size-of-pointer

已经关门了。更有趣的是，即使您在Java、Python或Haskell等语言中这样做，您实际上是在隐式存储一个指针（他们称之为引用）来打破循环。它们只是对您隐藏事实。
实际上，您不需要使用指针来实现公开链表接口的数据结构，但您确实需要它们来提供链表的性能特征

指针的替代品是什么？嗯，
项
需要有一些方法来引用下一项。由于各种原因，它无法聚合下一项，其中一个原因是这将使结构“递归”，因此无法实现：

// does not compile -- an item has an item has an item has an item has...
typedef struct item                                     
{
    type data;
    struct item next;
} Item;

您可以做的是拥有一个项目数组，并在上面实现链表：

Item *storage[100];

typedef struct item                                     
{
    type data;
    int next; // points to the index inside storage of the next item
} Item;

这看起来是可行的；您可以使用一个向列表中添加项目的函数和另一个删除项目的函数：

void add_after(Item *new, Item *existing);
void remove(Item *existing);

这些函数要么从数组中删除
现有的
（注意更新上一项的
下一个
“指针”），创建一个空槽，要么找到
现有的
项，并将
新的
插入
存储器的空槽中（更新
下一个
指向那里）

问题在于，这使得
add\u after
和
remove
操作无法在固定时间内实现，因为现在需要搜索数组并在空间不足时重新分配它

由于固定时间的添加/删除是人们使用链表的原因，这使得非指针方法仅在智力练习中有用。对于实际列表，使用指针意味着您可以在固定时间内执行这些操作。
指针用于动态分配内存

您可以将列表实现为一个简单的数组，但这意味着您要分配一个连续的内存区域，这对于一个大的列表来说是没有效率的。此外，阵列更难扩展（如果达到其最大大小，则必须重新分配阵列）


因此，对于大型列表，动态分配是首选，对于每个元素，它可以在任何位置将其分配到内存中，连续分配或不分配，并且您可以轻松地扩展它


此外，由于结构尚未定义，且无法确定结构的大小，因此无法在
struct item
中存储另一个
struct item
：

这是无法做到的：

typedef struct item                                     
{
    type data;
    struct item next;
} Item;

因此使用指针是因为在编译结构时可以确定指针的大小（该平台上整数的大小）
 c中指针的重要性

优点：-

执行速度将很高

指针允许我们访问函数外部的变量

减少代码的大小

没有指针：-

代码大小将得到增加

我们无法有效地维护数据

在列表中，指针用于指向列表中的下一项。如果未声明指针，则表示无法访问列表中的多个项

如果您在运行时动态分配一些内存，那么实际上非常需要指针

在C中创建列表不需要指针。指针列表是否可取取决于您的应用程序。在用语言实现指针概念之前，人们使用链表。对某些人来说（使用指针）有时理解起来更简单。您也不需要包含数据的结构

一个简单的数组就可以了。你需要：


一个整数数组，用于保存索引（类似于指针）。数组内容可以是
-1
（指针术语中的
nil
或
NULL
），也可以是
0。。N-1
，表示：链接的下一个元素的数组索引。索引数组的索引表示数据数组中项的索引
一个数组，用于上面“列表”中要“连接”的任何数据

这就是你所需要的

数组而不是指针列表可能具有


优势，如果您的数据量没有变化（没有增长）。在这种情况下，优势是巨大的。如果您知道将遇到的最大数据量，并且可以提前分配数据，那么数组实现将比任何指针链表快得多。特别是，如果您只插入，但不需要删除
缺点否则。在这种情况下，缺点可能是巨大的

请仔细阅读

因此，您的示例如下所示：

type data[N];  // or: type *data = new type [N];
int links[N];  // or:  int *links = new int [N];

这就是从一个简单的测试用例开始所需的全部内容。
有多种“列表”。您显示的实现是一个“链表”。没有指针就没有“链接”，所以我们需要查看其他类型的列表

因此，首先，如果从结构定义中删除
*
，会发生什么：它不会编译。Y
list = realloc(list, newcount * sizeof(struct item));
list[newitem] = blah;