C语言 自引用结构体(Self-referential struct) 定义

1、自引用结构体的基本定义

C语言中，结构体不能包含自身类型的直接实例（即，不能定义 struct Node node;），但可以包含指向自身类型的指针（即 struct Node *next;）。

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

// 单链表节点
// 定义自引用结构体
struct Node {
    int data;
    struct Node *next; // 指向自身类型的指针
};

int main() {
    struct Node node1, node2;

    node1.data = 10;
    node2.data = 20;

    node1.next = &node2; // 让 node1 指向 node2
    node2.next = NULL;   // node2 是链表的最后一个节点

    printf("Node1 data: %d\n", node1.data);
    printf("Node2 data: %d\n", node1.next->data);

    return 0;
}

2、结构体不能包含自身的原因

如 struct 直接包含自身类型的变量，编译器无法确定结构体的大小。 struct Node 包含一个 struct Node 成员，导致无限递归，编译器无法计算 struct Node 的大小。但指针 struct Node *next 只是一个地址，占用固定大小（通常是 4 或 8 字节），不会导致递归问题。

3、typedef 和自引用结构体

可以使用 typedef 来简化结构体的定义。

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

// 定义自引用结构体
typedef struct Node {
    int data;
    struct Node *next;
} Node;

// 创建新节点
Node* createNode(int data) {
    Node* newNode = (Node*)malloc(sizeof(Node));
    if (!newNode) {
        printf("内存分配失败！\n");
        exit(1);
    }
    newNode->data = data;
    newNode->next = NULL;
    return newNode;
}

// 在链表末尾插入新节点
void appendNode(Node** head, int data) {
    Node* newNode = createNode(data);
    if (*head == NULL) {
        *head = newNode;
        return;
    }
    Node* temp = *head;
    while (temp->next != NULL) {
        temp = temp->next;
    }
    temp->next = newNode;
}

// 打印链表
void printList(Node* head) {
    Node* temp = head;
    while (temp != NULL) {
        printf("%d -> ", temp->data);
        temp = temp->next;
    }
    printf("NULL\n");
}

// 释放链表内存
void freeList(Node* head) {
    Node* temp;
    while (head != NULL) {
        temp = head;
        head = head->next;
        free(temp);
    }
}

int main() {
    Node* head = NULL;

    // 添加节点
    appendNode(&head, 10);
    appendNode(&head, 20);
    appendNode(&head, 30);

    // 打印链表
    printf("链表内容: ");
    printList(head);

    // 释放内存
    freeList(head);

    return 0;
}