为什么要使用二级指针？

发表于 4年以前 | 总阅读数：449 次

概念

提到指针，我们都知道指针是用来存储一个变量的地址。所以，当我们定义了一个指向指针的指针的时候(pointer to pointer)，我们也称之为二级指针，那针对于这个二级指针来说，第一级指针存放的是指向的变量的地址，第二级指针存放的是第一级指针的地址。可以用下面这张图表示他们之间的关系。

二级指针关系图

上图所表达的意思也就是，一级指针变量 ptr1 存放的是 var 变量的地址，二级指针变量 ptr2 存放的是一级指针变量的地址。这也就是关于二级指针的相关概念。

一级指针与二级指针关系示例

#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);
}

下图是代码运行的结果：

代码运行结果截图

结果也很明显了，一级指针变量 p 存放的是变量 a 的地址，二级指针变量 q 存放的是一级指针变量 p 的地址，所以根据以上结果也能得出下面的等式：

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

在了解了上述一级指针和二级指针的一个关系之后，我们再来看另外一个例子：现在有如下代码：

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

如果这个时候，我们加了这么一句代码：

ipp = &ip1;

那么上述所涉及到的数据之间的关系是这样的：

变量关系图

根据上面这个图我们也可以知道，对于 ipp 的两次解引用的结果是 i 的值，也就是说 **ipp = 5，我想对于这个的理解并不困难，如果我继续在这个基础上添加代码，注意，是在上条代码的基础上添加如下代码：

*ipp = ip2;

在这条代码的作用下，数据关系图就发生了改变，改变如下所示：

数据关系图

对于上述的变化来说，我们增加的代码改变的是 *ipp 的值，也就是说 ipp 的值是不会发生改变的，既然 ipp 的值不会发生改变，那么 ipp 指向 ip1 的关系不会发生改变，我们增加的代码改变了 *ipp 的值，那么也就是说改变了一级指针指向的值，而 ip2 是指向 j 的,所以也就有了上述的变化。紧接着我们继续在第一条增加的代码的基础上重新增加一条代码，增加的代码如下：

*ipp = &k;

那么这个时候所对应的数据关系图如下图所示：

数据关系图

这个原理和刚才的一样，不在这里赘述了。

二级指针的应用

那再讲述了上述的基本概念之后，我们知道二级指针变量是用于存放一级指针变量的地址的，那么在具体的实际应用中，又在什么地方可以用到二级指针呢？下面来看一个 C 语言函数传址调用的例子。我们在刚学习指针的时候，都会碰到如下这样一个例子：

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

之所以在定义函数时，把函数的形参定义为指针，而非如下这样的形式：

void swap(int a,int b);

是因为C 语言在进行函数调用的时候，是将实参的值复制一份，并将其副本传递到函数调用里，如果形参定义的不是指针，那么在函数内部改变数值，不会对实参本来的值发生改变。而将形参定义成了指针的话，那么传到函数里面的值虽然是实参地址的一个副本，但是地址里存的值发生了改变，也就导致实参本来的值也发生了改变。有了上述分析的基础上，我们知道，如果要在一个函数内改变一个数的值，那么就需要将形参定义为指针。同样的，如果我们要在一个函数内改变一个指针的值，我们就需要将形参定义了二级指针，下面来看这样一个例子：

#include <stdlib.h>

int allocstr(int len,char **retptr)
{
    char *p = malloc(len + 1);/*加 1 是为了 '\0' */
    if (p = NULL)
        return 0;
    *retptr = p;
    return 1;
}

在调用的时候，是像下面这样子进行调用的：

char *string = "hello world!"
char *copystr;
if (allostr(strlen(string),&copystr))
    strcpy(copystr,string);
else
    printf("out of memory!\n");

上述这个例子就是涉及到字符串拷贝的一个实际的例子，因为我们要在 allostr 里改变指针变量 copystr 的值(要使用 malloc 分配内存)，那么就需要把 copystr 的地址传到函数里，那么这个时候，所定义的函数形参也就需要是二级指针了。

二级指针在单链表中的应用

首先，我们有这样一个单链表的数据结构：

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

依据这样一个数据结构，假定我们创建了一个如下所示的一个单链表：

单链表

那么我们如果要删除链表中的一个结点的时候，第一时间采用的可能是如下所示的代码：

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)
        {
            /* 判断删除的结点是否是第一个结点*/
            if (entry == head) 
                head = entry->next;
            else
                pre->next = entry->next;

            free(entry);
            break;
        }
        pre = entry;
    }
    return head;
}

上述代码所述的删除结点的思路遵循如下图所示的原理，首先是关于当所要删除的结点是第一个结点的时候，删除结点示意图如下所示：

第一个结点删除原理

如果要删除的结点不是处在第一个结点的位置，那么删除结点的原理示意图如下图所示：

普通结点删除

上述就是一个使用一级指针操作链表的一个简单地例子，自己在理解这个例子的时候，也存在几个对我来说的难点，笔者写下来和大家分享一下，首先，

第一个难点就是头指针，在图中画的头指针指向了第一个结点，图中所示的头指针并没有数据域，只是单单地指向了第一个结点，在代码中的 head 指针变量却有数据域，并且就是第一个结点的数据，这个概念的理解其实是对于指针的理解，head 指向了第一个结点，一定注意在这里的 head 是头指针，并不是头结点。（这是笔者个人的理解，如果大家有不同的看法，欢迎各位朋友添加笔者微信共同探讨）。
第二个难点就是上述函数中，函数有一个返回值，返回了头指针。为什么要返回呢？是因为当前传入函数的形参是一级指针，在函数内部改变 head ，在函数运行结束时，head 值并不会发生改变，所以要返回。
第三个难点，那么为什么链表操作中，又能够删除中间的结点呢？是因为虽然传进去的 head 是一级指针，但是 head 结构体成员内的 next 是一个指针，那这样的话，对于 next 成员来说它是一个二级指针，对于他的变化，在函数结束时是会产生改变的，所以可以删除中间的结点。

二级指针在单链表结点删除的应用

上面的例子中，在删除单链表的结点的时候，我们形参采用的是一级指针的方式，在这个过程中，还需要引入 pre 指针来解决这个问题，还有一种很巧妙的方法，利用了二级指针的特性解决了结点删除的问题，在这个过程中，运用二级指针，不需要进行删除第一个结点的判断。具体代码如下：

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

上述的代码没有创建任何局部变量，直接利用 head 进行遍历链表，因为其是二级指针，这样子进行遍历在函数结束后不会改变其本身的链表结构。然后，在进行删除的时候，(*head) 在函数结束后是会保持其在函数内的变化值的，所以也就完成了结点的删除。

结论

上述就是关于二级指针的相关内容，总体来说，二级指针也是指针，用指针的思想来处理这个问题就好，区别只是在于一级指针是由于存放普通变量的地址的，二级指针是用于存放指针变量的地址的。另外需要注意的就是 C 语言在进行函数调用时，实参的传递采用的是实参值的一份拷贝。如果要在函数内部改变变量的值，就要传入指针，如果要在函数内部改变指针的值，就需要传入二级指针。