為什么要使用二級指針？

筆者能力有限，如果文中出現(xiàn)錯(cuò)誤的地方，歡迎各位朋友給我指出來，我將不勝感激，謝謝~

概念

提到指針，我們都知道指針是用來存儲一個(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)，我們也稱之為二級指針，那針對于這個(gè)二級指針來說，第一級指針存放的是指向的變量的地址，第二級指針存放的是第一級指針的地址?？梢杂孟旅孢@張圖表示他們之間的關(guān)系。

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

一級指針與二級指針關(guān)系示例

#include <stdio.h>

int main(void)
{
    int a = 10;
    int *p = &a;
    int **q = &p;

    printf("a   = %d\n",a);
    printf("&a  = %p\n",&a);
    printf("p   = %p\n",p);
    printf("&p  = %p\n",&p);
    printf("*p  = %d\n",*p);
    printf("q   = %p\n",q);
    printf("&q  = %p\n",&q);
    printf("*q  = %p\n",*q);
    printf("**q = %d\n",**q);
}

下圖是代碼運(yùn)行的結(jié)果：

結(jié)果也很明顯了，一級指針變量 p 存放的是變量 a 的地址，二級指針變量 q 存放的是一級指針變量 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;

在了解了上述一級指針和二級指針的一個(gè)關(guān)系之后，我們再來看另外一個(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：

根據(jù)上面這個(gè)圖我們也可以知道，對于 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?br style="box-sizing: border-box;font-size: inherit;color: inherit;line-height: inherit;">

對于上述的變化來說，我們增加的代碼改變的是 *ipp 的值，也就是說 ipp 的值是不會發(fā)生改變的，既然 ipp 的值不會發(fā)生改變，那么 ipp 指向 ip1 的關(guān)系不會發(fā)生改變，我們增加的代碼改變了 *ipp 的值，那么也就是說改變了一級指針指向的值，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)候所對應(yīng)的數(shù)據(jù)關(guān)系圖如下圖所示：

這個(gè)原理和剛才的一樣，不在這里贅述了。

二級指針的應(yīng)用

那再講述了上述的基本概念之后，我們知道二級指針變量是用于存放一級指針變量的地址的，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。
我們在剛學(xué)習(xí)指針的時(shí)候，都會碰到如下這樣一個(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，不會對實(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),&copystr))
    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?nbsp;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指針了。

二級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：

那么我們?nèi)绻獎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)所要刪除的結(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：

如果要刪除的結(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：

上述就是一個(gè)使用一級指針操作鏈表的一個(gè)簡單地例子，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，對于 next 成員來說它是一個(gè)二級指針，對于他的變化，在函數(shù)結(jié)束時(shí)是會產(chǎn)生改變的，所以可以刪除中間的結(jié)點(diǎn)。

二級指針在單鏈表結(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壷羔?，這樣子進(jìn)行遍歷在函數(shù)結(jié)束后不會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。

結(jié)論

上述就是關(guān)于二級指針的相關(guān)內(nèi)容，總體來說，二級指針也是指針，用指針的思想來處理這個(gè)問題就好，區(qū)別只是在于一級指針是由于存放普通變量的地址的，二級指針是用于存放指針變量的地址的。另外需要注意的就是 C 語言在進(jìn)行函數(shù)調(diào)用時(shí)，實(shí)參的傳遞采用的是實(shí)參值的一份拷貝。如果要在函數(shù)內(nèi)部改變變量的值，就要傳入指針，如果要在函數(shù)內(nèi)部改變指針的值，就需要傳入二級指針。

本文授權(quán)轉(zhuǎn)載自公眾號“wenzi嵌入式”，作者wenzid

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