C語言二級(jí)指針的用法與原理

提到指針，我們都知道指針是用來存儲(chǔ)一個(gè)變量的地址。所以，當(dāng)我們定義了一個(gè)指向指針的指針的時(shí)候（pointer to pointer），我們也稱之為二級(jí)指針，那針對(duì)于這個(gè)二級(jí)指針來說，第一級(jí)指針存放的是指向的變量的地址，第二級(jí)指針存放的是第一級(jí)指針的地址?？梢杂孟旅孢@張圖表示他們之間的關(guān)系。

二級(jí)指針關(guān)系圖

上圖所表達(dá)的意思也就是，一級(jí)指針變量 ptr1 存放的是 var 變量的地址，二級(jí)指針變量 ptr2 存放的是一級(jí)指針變量的地址。這也就是關(guān)于二級(jí)指針的相關(guān)概念。

一級(jí)指針與二級(jí)指針關(guān)系示例

下圖是代碼運(yùn)行的結(jié)果：

代碼運(yùn)行結(jié)果截圖

結(jié)果也很明顯了，一級(jí)指針變量 p 存放的是變量 a 的地址，二級(jí)指針變量 q 存放的是一級(jí)指針變量 p 的地址，所以根據(jù)以上結(jié)果也能得出下面的等式：

q = &p;*q = p = &a;**q = *p = a;

在了解了上述一級(jí)指針和二級(jí)指針的一個(gè)關(guān)系之后，我們?cè)賮砜戳硗庖粋€(gè)例子：

現(xiàn)在有如下代碼：

int main（void）{ int **ipp; int i = 5，j = 6，k = 7; int *ip1 = &i，*ip2 = &j; }

如果這個(gè)時(shí)候，我們加了這么一句代碼：

ipp = &ip1;

那么上述所涉及到的數(shù)據(jù)之間的關(guān)系是這樣的：

變量關(guān)系圖

根據(jù)上面這個(gè)圖我們也可以知道，對(duì)于 ipp 的兩次解引用的結(jié)果是 i 的值，也就是說 **ipp = 5，我想對(duì)于這個(gè)的理解并不困難，如果我繼續(xù)在這個(gè)基礎(chǔ)上添加代碼，注意，是在上條代碼的基礎(chǔ)上添加如下代碼：

*ipp = ip2;

在這條代碼的作用下，數(shù)據(jù)關(guān)系圖就發(fā)生了改變，改變?nèi)缦滤荆?/p>

數(shù)據(jù)關(guān)系圖

對(duì)于上述的變化來說，我們?cè)黾拥拇a改變的是 *ipp 的值，也就是說 ipp 的值是不會(huì)發(fā)生改變的，既然 ipp 的值不會(huì)發(fā)生改變，那么 ipp 指向 ip1 的關(guān)系不會(huì)發(fā)生改變，我們?cè)黾拥拇a改變了 *ipp 的值，那么也就是說改變了一級(jí)指針指向的值，而 ip2 是指向 j 的，所以也就有了上述的變化。

緊接著我們繼續(xù)在第一條增加的代碼的基礎(chǔ)上重新增加一條代碼，增加的代碼如下：

*ipp = &k;

那么這個(gè)時(shí)候所對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)關(guān)系圖如下圖所示：

數(shù)據(jù)關(guān)系圖

這個(gè)原理和剛才的一樣，不在這里贅述了。

二級(jí)指針的應(yīng)用那再講述了上述的基本概念之后，我們知道二級(jí)指針變量是用于存放一級(jí)指針變量的地址的，那么在具體的實(shí)際應(yīng)用中，又在什么地方可以用到二級(jí)指針呢？下面來看一個(gè) C 語言函數(shù)傳址調(diào)用的例子。

我們?cè)趧倢W(xué)習(xí)指針的時(shí)候，都會(huì)碰到如下這樣一個(gè)例子：

void swap（int *a，int *b）{ int temp; temp = *a; *a = *b; *b = temp;}

之所以在定義函數(shù)時(shí)，把函數(shù)的形參定義為指針，而非如下這樣的形式：

void swap（int a，int b）;

是因?yàn)镃 語言在進(jìn)行函數(shù)調(diào)用的時(shí)候，是將實(shí)參的值復(fù)制一份，并將其副本傳遞到函數(shù)調(diào)用里，如果形參定義的不是指針，那么在函數(shù)內(nèi)部改變數(shù)值，不會(huì)對(duì)實(shí)參本來的值發(fā)生改變。而將形參定義成了指針的話，那么傳到函數(shù)里面的值雖然是實(shí)參地址的一個(gè)副本，但是地址里存的值發(fā)生了改變，也就導(dǎo)致實(shí)參本來的值也發(fā)生了改變。

有了上述分析的基礎(chǔ)上，我們知道，如果要在一個(gè)函數(shù)內(nèi)改變一個(gè)數(shù)的值，那么就需要將形參定義為指針。同樣的，如果我們要在一個(gè)函數(shù)內(nèi)改變一個(gè)指針的值，我們就需要將形參定義了二級(jí)指針，下面來看這樣一個(gè)例子：

#include 《stdlib.h》int allocstr（int len，char **retptr）{ char *p = malloc（len + 1）;/*加 1 是為了 ‘\0’ */ if （p = NULL） return 0; *retptr = p; return 1;}

在調(diào)用的時(shí)候，是像下面這樣子進(jìn)行調(diào)用的：

char *string = “hello world！”char *copystr;if （allostr（strlen（string），?str）） strcpy（copystr，string）;else printf（“out of memory！\n”）;

上述這個(gè)例子就是涉及到字符串拷貝的一個(gè)實(shí)際的例子，因?yàn)槲覀円?allostr 里改變指針變量 copystr 的值（要使用 malloc 分配內(nèi)存），那么就需要把 copystr 的地址傳到函數(shù)里，那么這個(gè)時(shí)候，所定義的函數(shù)形參也就需要是二級(jí)指針了。

二級(jí)指針在單鏈表中的應(yīng)用首先，我們有這樣一個(gè)單鏈表的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)：

typedef struct ListNode{ int data; struct ListNode *next;}ListNode;

依據(jù)這樣一個(gè)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，假定我們創(chuàng)建了一個(gè)如下所示的一個(gè)單鏈表：

單鏈表

那么我們?nèi)绻獎(jiǎng)h除鏈表中的一個(gè)結(jié)點(diǎn)的時(shí)候，第一時(shí)間采用的可能是如下所示的代碼：

ListNode *find_and_delete（ListNode *head，int target）{ ListNode *pre = NULL; ListNode *entry; for （entry = head; entry ！= NULL; entry = entry-》next） { if （entry-》data == target） { /* 判斷刪除的結(jié)點(diǎn)是否是第一個(gè)結(jié)點(diǎn)*/ if （entry == head） head = entry-》next; else pre-》next = entry-》next; free（entry）; break; } pre = entry; } return head;}

上述代碼所述的刪除結(jié)點(diǎn)的思路遵循如下圖所示的原理，首先是關(guān)于當(dāng)所要?jiǎng)h除的結(jié)點(diǎn)是第一個(gè)結(jié)點(diǎn)的時(shí)候，刪除結(jié)點(diǎn)示意圖如下所示：

第一個(gè)結(jié)點(diǎn)刪除原理

如果要?jiǎng)h除的結(jié)點(diǎn)不是處在第一個(gè)結(jié)點(diǎn)的位置，那么刪除結(jié)點(diǎn)的原理示意圖如下圖所示：

普通結(jié)點(diǎn)刪除

上述就是一個(gè)使用一級(jí)指針操作鏈表的一個(gè)簡(jiǎn)單地例子，自己在理解這個(gè)例子的時(shí)候，也存在幾個(gè)對(duì)我來說的難點(diǎn)，筆者寫下來和大家分享一下，首先，

第一個(gè)難點(diǎn)就是頭指針，在圖中畫的頭指針指向了第一個(gè)結(jié)點(diǎn)，圖中所示的頭指針并沒有數(shù)據(jù)域，只是單單地指向了第一個(gè)結(jié)點(diǎn)，在代碼中的 head 指針變量卻有數(shù)據(jù)域，并且就是第一個(gè)結(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)，這個(gè)概念的理解其實(shí)是對(duì)于指針的理解，head 指向了第一個(gè)結(jié)點(diǎn)，一定注意在這里的 head 是頭指針，并不是頭結(jié)點(diǎn)。（這是筆者個(gè)人的理解，如果大家有不同的看法，歡迎各位朋友添加筆者微信共同探討）。

第二個(gè)難點(diǎn)就是上述函數(shù)中，函數(shù)有一個(gè)返回值，返回了頭指針。為什么要返回呢？是因?yàn)楫?dāng)前傳入函數(shù)的形參是一級(jí)指針，在函數(shù)內(nèi)部改變 head ，在函數(shù)運(yùn)行結(jié)束時(shí)，head 值并不會(huì)發(fā)生改變，所以要返回。

第三個(gè)難點(diǎn)，那么為什么鏈表操作中，又能夠刪除中間的結(jié)點(diǎn)呢？是因?yàn)殡m然 傳進(jìn)去的 head 是一級(jí)指針，但是 head 結(jié)構(gòu)體成員內(nèi)的 next 是一個(gè)指針，那這樣的話，對(duì)于 next 成員來說它是一個(gè)二級(jí)指針，對(duì)于他的變化，在函數(shù)結(jié)束時(shí)是會(huì)產(chǎn)生改變的，所以可以刪除中間的結(jié)點(diǎn)。

二級(jí)指針在單鏈表結(jié)點(diǎn)刪除的應(yīng)用上面的例子中，在刪除單鏈表的結(jié)點(diǎn)的時(shí)候，我們形參采用的是一級(jí)指針的方式，在這個(gè)過程中，還需要引入 pre 指針來解決這個(gè)問題，還有一種很巧妙的方法，利用了二級(jí)指針的特性解決了結(jié)點(diǎn)刪除的問題，在這個(gè)過程中，運(yùn)用二級(jí)指針，不需要進(jìn)行刪除第一個(gè)結(jié)點(diǎn)的判斷。具體代碼如下：

void find_and_delete2（ListNode **head，int target）{ for （; *head ！= NULL; head = &（*head）-》next） { if （（*head）-》data == target） { （*head） = （*head）-》next; break; } } }

上述的代碼沒有創(chuàng)建任何局部變量，直接利用 head 進(jìn)行遍歷鏈表，因?yàn)槠涫嵌?jí)指針，這樣子進(jìn)行遍歷在函數(shù)結(jié)束后不會(huì)改變其本身的鏈表結(jié)構(gòu)。然后，在進(jìn)行刪除的時(shí)候，（*head） 在函數(shù)結(jié)束后是會(huì)保持其在函數(shù)內(nèi)的變化值的，所以也就完成了結(jié)點(diǎn)的刪除。