C语言多级指针含义归纳

前言

今天在实习二叉排序树的结点删除时，用到了三级指针。
一下子有些困惑了。

一番思考，才觉得对指针的理解更透彻了。

条理地总结一下，从多个角度来分析，可以让思路更清晰。

不同角度的含义单独来看不复杂，但是组合在一起就容易使我们陷入困惑。

理解了各个角度下的含义，才能明白什么时候、为什么要用（多级）指针。

前置知识——C语言传参/返回规则

C语言中，传递参数，实际传递过去的是参数的副本，而非本体；返回值时，返回的实际是值的副本，而非本体。

参数传递，本质上只有按值传递。按址传递只是象征意义上的，或者说根本没有。

下面的代码可以证明这一点：

#include 

int func (int a)
{
	printf ("func: a: %p\n", &a);
	int b;
	printf ("func: b: %p\n", &b);
	return b;
}

int main (void)
{
	int a;
	printf ("main: a: %p\n", &a);
	int b = func (a);
	printf ("main: b: %p\n", &b);
}

输出结果为：

main: a: 0x7ffdea4df35c
func: a: 0x7ffdea4df32c
func: b: 0x7ffdea4df33c
main: b: 0x7ffdea4df358

每个变量的内存地址在传参前后、返回前后都不一样，说明它们不是在同一片内存，只是值相同。

1. 通用的多级指针含义

从传参的角度来讲，只有一种指针：一级指针。
因为所有的指针都是为了保存本体，而非副本。

一级指针是为了得到值本体，二级指针为了得到一级指针本体，依此类推。

总而言之：得到本体。

2. 数组中多级指针的含义

这个没什么好说的，只是为了完整性。

一维数组是一级指针，二维数组是二级指针，三维数组是三级指针……

这样下去就是是一万级指针也好理解。

3. 数据结构中多级指针的含义（重要）

指针的用途很多，容易困惑我们的多是数据结构中的多级指针，在此给出它们的含义：

从控制的角度来说，

• 一级指针的意义，是控制内存。
• 二级指针的意义，是对结构和关系的控制

3.1 内存控制

比如，Node * ptr = malloc(sizeof(Node));。

这里的一级指针ptr拥有了对内存空间的绝对控制权。

3.2 结构与关系的控制

比如，有一个结构体：

typedef struct Node{
  struct Node * left;
  struct Node * right;  
}Node;

然后，你构建了一棵树：

Node * tree = create_tree();

如果你想改变树中某个结点的值，如前面所说，它的意义就是内存控制，只需一级指针即可，函数的原型就是>这样：

void modify_tree(Node *tree);
//或者你喜欢另一个名字：
void modify_some_node(Node *node);

然而，如果你想要改变树的结构/关系——结构/关系的含义我们可以将它理解为指针（当然，也可以用索引来表示，比如用数组实现一颗树），那就意味着你想要改变一个指针，这样在函数参数传递时，由于参数会以副本的形式传递，我们必须使用指针的指针，也就是二级指针。

总而言之：

改变值，即是控制内存，使用一级指针即可。
改变结构，即是改变指针，需要用二级指针。

在写代码时想好你到底要改变什么、在改变什么，就不会困惑。

4. 内存拷贝中的多级指针含义

64位机的指针的大小是8字节，32位机的大小是4字节。

通过传递指针来访问内存，就可以不用直接传递值，减少拷贝量。

比如有个结构体：

struct LargeType{
    
int _1;
int _2;
...
int _999999;
}

所以指针传参意味着可以减少拷贝。当然，基本类型占用字节不比指针多，这样就没必要传指针，除非你想访问本体而非副本。

在数据结构中，一级指针只对所指内存有绝对控制权，二级指针对结构（包括内存）有控制权。

部分改变结构的操作，一级指针和二级指针都可完成，但是一级指针需要深拷贝，二级指针则可以浅拷贝。

比如将某个结点替换为它的子结点，一级指针，需要将子结点的内存复制到父结点，而二级指针只需将父结点指针赋值为子结点即可：

一级指针：

typedef struct Node{
    struct Node *child
}Node;

void repalce_father_to_child(Node* tree)
{
    *tree = *tree->child;//深拷贝，拷贝结构体
}

二级指针：

typedef struct Node{
    struct Node *child
}Node;

void repalce_father_to_child(Node** ptree)
{
    *ptree = tree->child;//浅拷贝，只拷贝指针 
}