C语言陷阱与技巧第35节,如何理解C语言的二级指针,如何理解C语言的多级指针,它们有什么用?

经过前面几节的讨论,相信读者对于C语言中的指针应用已经比较熟悉了。粗略来说,可以把指针当作C语言中一种特殊的数据类型,只不过这个“数据类型”的内容比较丰富,功能比较强大,指针并没有什么难的。

如何理解C语言的二级指针?

不过,有读者看了本专栏关于C语言指针的文章后,或者回复或者私信我说:“我觉得C语言中的一级指针很简单,但是二级指针就迷糊了。”的确,前面几节文章的主题主要是一级指针,对二级指针并无多少讨论。

其实,如果读者已经比较了解一级指针,二级指针并无多少难点。在讨论C语言指针时,我一直在强调“将指针看作普通数据类型”,要是读者能够记住这一点,在看到二级指针时,将其与其他普通数据类型对比分析,会发现其实二级指针也没什么难的。

例如 int 型是C语言程序中常用的基础数据类型,int * 指针也是比较容易理解的:

int a = 3;
int *p = &a;

例如上面这段C语言代码,p 是 int * 指针,它指向 int 型数据,这是非常基础的指针应用。现在新增所谓的二级指针 pp:

int a = 3;
int *p = &a;
int ** pp = &p;

该如何理解这段C语言代码中的 pp 呢?我知道很多人习惯称 pp 为“指针的指针”,如果读者觉得这个说法比较费解,可以暂且不用理会。事实上,按照我一直强调的“将指针看作普通数据类型”这个小技巧,int ** pp 可以分开来看:

int*  *pp;

紧挨着 pp 的 * 说明 pp 是一个指针,int* 则说明它是一个指向 int* 型数据的指针。int * 型数据也即所谓的指针类型数据,所以 pp 是“指向指针的指针”。现在再来看:

int **pp = &p;

就不难理解了,p 则是一个指向 int 型数据的指针, &p 表示 p 的地址,pp 指向该地址,所以有些程序员称 pp 为二级指针。事实上,如果使用 typedef 将 int * 定义为一个普通数据类型:

typedef int* IPTR;

再来重写 pp 的C语言定义,一切看起来就和一级指针没什么两样了:

int a = 3;
IPTR p = &a;
IPTR *pp = &p;

所以如果读者是C语言初学者,不建议纠结一些“专业”的名词,比如“指向指针的指针”,“二级指针”,“多级指针”等,这些文绉绉的词常常会妨碍初学者理解C语言。事实上,多级指针的概念是递归的,读者的C语言基本功如果非常扎实,很容易就可以将多级指针写成“一级指针”。

C语言多级指针的应用

现在读者应该知道如何分析C语言中的多级指针了,不过可能有些读者仍然会有疑问:C语言的多级指针这么难理解,它有存在的意义吗?

答案当然是肯定的,看了本专栏前面几节文章的读者应该能够发现,借助于结构体和指针,C语言能够完成很多“不可思议”的工作,包括传递各种类型的数据。既然C语言中的指针类型也可看作是“普通数据类型”,那传递指针类型的数据时,C语言就需要指向指针类型数据的指针,也即所谓的“多级指针”。

如果读者觉得“指向指针类型数据的指针”费解,可联想其他普通数据类型,例如“指向int类型数据的指针”。

下面是一个比较经典的例子,相关C语言代码如下:

void swap(int a, int b)
{
    int c = a;
    a = b;
    b = c;
}
int x = 1, y =2;
swap(x, y);
// x = 1, y = 2

上面的 swap() 函数并不能交换变量 x 和 y 的值,这一点即使是C语言初学者也明白。不过,如果对 swap() 函数稍作修改,答案就不一样了。修改后的C语言代码如下:

void swap(int *a, int *b)
{
    int c = *a;
    *a = *b;
    *b = c;
}
int x = 1, y =2;
swap(&x, &y);
// x = 2, y = 1

修改后的 swap() 的两个参数都是 int * 指针,它能够交换 x 和 y 的值了,显然,int 型数据的例子很容易理解。现在对上述C语言代码做少许修改:将 int 修改为 int * :

void swap(int * a, int * b)
{
    int * c = a;
    a = b;
    b = c;
}
int * x = (int * )1, y =(int * )2;
swap(x, y);
// x = 1, y = 2

到这里可能有些读者会迷惑,swap() 为什么没有交换 x 和 y 的值呢?它的参数是指针啊?其实,只要使用 IPTR 代替 int * ,一切就又清晰了:

void swap(IPTR a, IPTR b)
{
    IPTR c = a;
    a = b;
    b = c;
}
IPTR x = (IPTR)1, y =(IPTR)2;
swap(x, y);
// x = 1, y = 2

上面这段C语言代码和第一个例子并无太大差异。如果希望成功交换 x 和 y 的值,swap() 函数需要做适当的修改:

void swap(IPTR *a, IPTR *b)
{
    IPTR c = *a;
    *a = *b;
    *b = c;
}

如果将 IPTR 还原:

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

应该能够发现,原来我们已经能够自然而然的使用C语言的二级指针了呀,蛤蛤。在处理指针类型数据交换时,指针的指针(所谓的多级指针)自然而言的就被使用了。

小结

本节主要讨论了C语言中二级指针的概念,应该注意到,只要不神话指针,而是把它当作C语言中一种普通的数据类型,一切就简单了。

阅读更多:   C语言 , 杂谈
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