由链表初始化看C语言的二级指针

先来看C语言创建链表、插入节点和遍历链表的一段代码:

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h> typedef int ElemType; typedef struct Node{
ElemType elem;
struct Node *next;
}Node, *LinkedList; //void init_linkedlist(LinkedList *list) {
void init_linkedlist(LinkedList *list) {
*list = (LinkedList)malloc(sizeof(Node));
(*list)->next = NULL;
} void insert(LinkedList list, ElemType elem) {
Node *p, *q;
q = list;
p = (Node *)malloc(sizeof(Node));
p->elem = elem;
p->next = NULL;
while(q->next != NULL) q = q->next;
q->next = p;
} void main() {
LinkedList list, p;
init_linkedlist(&list);
insert(list, 3);
insert(list, 4);
insert(list, 5);
p = list->next;
while(p != NULL) {
printf("%4d", p->elem);
p = p->next;
}
printf("\n");
}

这个小程序完成的功能很简单,创建一个链表,然后插入3,4,5这三个整数,最后遍历链表输出每个节点中的整数。但是大家注意到没有,在main函数中,初始化链表的函数参数的是一个二级指针,为什么要使用一个二级指针作为参数呢?在任何一本C语言的教材上,都会写C语言的函数参数传递是值传递方式,所有的参数都是通过值传递的,使用指针作为参数可以在函数中改变参数的值(此处感觉表达有误,但是想不到更好的表达方式)。可能有人会有疑问了,在上面代码的main函数中初始化链表的调用函数代码

init_linkedlist(&list);

list已经是一个指针了,为什么要传递一个指针的地址,直接使用指针不行吗?确实不行。文章来源地址https://www.yii666.com/article/754115.html

为什么?那么我们来看看不使用二级指针会发生什么情况,先来看看不使用二级指针的代码:

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h> typedef int ElemType; typedef struct Node{
ElemType elem;
struct Node *next;
}Node, *LinkedList; void init_linkedlist(Node *list) {
list = (LinkedList)malloc(sizeof(Node));
list->next = NULL;
} void insert(LinkedList list, ElemType elem) {
Node *p, *q;
q = list;
p = (Node *)malloc(sizeof(Node));
p->elem = elem;
p->next = NULL;
while(q->next != NULL) q = q->next;
q->next = p;
} void main() {
LinkedList list, p;
printf("%d\n", list);
init_linkedlist(list);
printf("%d\n", list);
}

这段代码的main函数中有两处输出,分别是在初始化链表函数之前和之后,如果运行这段代码,会发现两处输出都是一样的值:

由链表初始化看C语言的二级指针
 但是如果在使用二级指针的代码(本文的第一段代码)中插入相同的两处输出代码,会发现输出的两个值是不同的:文章地址https://www.yii666.com/article/754115.html

由链表初始化看C语言的二级指针
 为什么会这样,原因就在于本文的第一段代码使用的是二级指针作为参数传递,而第二段代码使用的是一级指针作为参数传递。这个问题最终还是回归到了C语言参数传递是值传递了。

如果是使用一级参数传递,首先是main函数中定义一个Node类型的指针,这个指针用list表示,C语言在定义指针的时候也会分配一块内存,一般会占用2个字节或4个字节,现在在大部分的编译器中占用4个字节,这里用4个字节算。在这4个字节的内存中,没有任何值,所以这个指针不指向任何值。然后传递到函数init_linkedlist中,在init_linkedlist函数中,编译器首先为形参list分配一个临时指针内存块,而语句

list = (LinkedList)malloc(sizeof(Node));

中函数malloc分配一块内存,并向该程序返回一个指向这块内存的指针,这样形参list就有值了,在list所表示的临时内存区域中填入刚刚分配的内存的这块内存的地址,假设为0x10086,这样使用(*list)就可以访问这块内存(0x10086)中的内容了。此时在函数init_linkedlist中list所代表的这块内存中的内容是有值的,为0x10086,用图可表示为:

由链表初始化看C语言的二级指针

但是现在的list只是占据了一个零时的内存空间,这种改变并不能反映到main函数中,init_linkedlist函数执行完了,临时的list内存块就被回收了,这样刚刚分配的内存块的地址0x10086没有被记录下来。而我们如果要初始化main函数中的链表list的话,就必须记录记录下这块内存空间(0x10086)。

下面我们来考虑使用二级指针的代码,在使用二级指针的代码(本文第一段代码)中,首先定义了一个指针网址:yii666.com<

LinkedList list

然后调用init_linkedlist,调用代码是

init_linkedlist(&list);

这样传递的参数就是一个指针的地址,在函数的参数列表中就表现为指针的指针,函数的定义为

void init_linkedlist(LinkedList *L)

函数的参数是一个二级指针,同样,在执行调用这个函数的时候,临时分配一个指针,这个指针占据一个占用4个字节的内存块(函数执行完要回收的),同时这个临时指针L指向主函数main中定义的list指针,这里假设主函数main中的list指针在内存中的地址为0x12306,用图表示为

由链表初始化看C语言的二级指针
 其中L是一块临时内存,list是主函数main的中定义的一个指针,此时list代表的内存块中还没有内容(貌似这样说法有误,或者说这块内存还没有初始化)。下面执行内存分配的代码

*L = (LinkedList)malloc(sizeof(Node));

malloc函数分配了一块内存空间,假设地址为0x10010,由于L指向list所代表的内存块,所以*L等价于list,这样将malloc函数分配的内存块赋值给*L就相当于执行语句

list = 0x10010

那么在list代表的内存块中所存储的值就为0x10010,用图表示为

由链表初始化看C语言的二级指针文章来源地址:https://www.yii666.com/article/754115.html

这样在函数init_linkedlist中分配的一段内存也就能在main函数中反映出来了,main函数中list代表的内存块的就指向了新分配的内存,链表初始化完成。网址:yii666.com

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