深刻理解指针与链表

本文关键字：内容地址

指针概念是构成C/C++的重要元素之一，在直入主题前，我们来了解一下什么是指针。

指针是一个变量的地址，通过这个地址，可以访问变量的内存单元，指针只是一个概念，而指针变量是对指针的具体实现。指针是特定的一个地址，是不变的，而指针变量可以存放不同的地址，是可变的。类比整型变量，整型变量里存放的是整数，指针变量里存放的是地址也就是指针。

通常，我们也可以把指针变量说成指针，严格意义上当然不能这样讲。

我们举一个函数调用的例子：

void change(int x)

{

x=1;

}

int main()

{int a=0;

change(a);

}

此时的a在经过函数调用后的值是多少？当然还是0，因为函数入口处的形参x只是接收传进来的变量a的值0，然后形参x的值0被改变为1，改变的只是形参的值，原来的a的值当然是不变的。这里我们可以得出形参的一个重要性质：形参只是被动地接收传进来的值。

既然形参只是被动地接收传进来的值，为什么传进指针能改变实参的值呢？

这还得提到指针的定义，指针的定义是类型说明符*变量名，比如说你想要定义一个int类型的指针a，那么你应该这样写：int *a。其中类型说明符int表示指针a所指向的变量的数据类型是整数类型，*其实也是一个说明符，它说明了变量a是一个指针变量。这里尤其要关注的一点是*只有在定义时作为一个指针说明符，如果不用在定义中，如a是一个指针变量，那么*a就表示取指针变量a所指向的内容，清楚这点非常重要！！！

比如int *a,b=1; a=&b;定义了一个指针a，整型变量b，且b初始化为1，用&符号取b的地址给a，于是变量a就存放了b的地址，而语句*a表示取指针变量a存放的地址所对应的内容也就是1。

在进一步理解指针前，先来理解下地址：

定义一个整型变量b，b有内存分配给它的一块地址比如001，b有系统随机分配给它的一个值，这个值是一直在变动的，而地址是固定的，可尝试如下代码：

#include<stdio.h>

int main()

{

int b;

printf("%d\n%d",b,&b);

}

也就是说，在内存中，你可以看到地址为001处存放的内容是一个不确定的值，直到你赋值它一个值比如1，b的值就确定了，那么变量b的地址是001，变量b存放的内容是1。

那么指针变量呢？

我们作如下定义：

int *a;

则内存分配给指针变量a一个地址比如002，变量a存放的内容也是一个不确定的值，但是这个不确定的值不可以随意赋值，指针变量a只存放某一个变量的地址，所以只能赋值变量a地址，那么现在假设a=&b，则a的地址是002，a存放的内容是001，再通过语句*a就可以取到a存放的地址001所对应的内容1了。

在函数调用中，如果传进一个实参的指针，那么取该指针所对应的内容，再赋值，就可以改变实参，如之前的函数调用的例子，我们作如下修改：

void change(int *x)

{

*x=1;

}

int main()

{int a=0;

change(&a);

}

注意：函数入口处的*是和定义中的*一样，是指针说明符！

在这个函数调用时，形参是一个整数类型的指针变量，它接收指针a传进来的内容，指针a的内容是什么，当然是地址，我们假设为001，则指针x的内容就变为001了，在函数体中，我们用*x=1，表示取指针x所指向的内容也就是指针x存放的地址所对应的内容。指针x存放的地址是001，所对应的内容是0，然后这个内容0被1赋值，于是地址001所对应的内容变成1了，a的地址是001，当然对应的内容由于函数调用中的改变变成1了。

好，有了上述知识储备，现在开始真正进入主题：

我们都知道结构体是一个数据类型，通过定义一个结构体变量可以访问它里面的成员，但在函数体中，若想要改变结构体里的成员，必须有指向这个结构体的指针，同样，想改变指向结构体的指针，必须有指向它的指针即指针的指针。

我们先定义一个单链表中的结点：

typedef struct node{

int data;

struct node *next;

}snode,*linklist;

这里的操作是定义了一个名为node的结构体，用typedef来把node的名字起了一个别名snode。不过这里要说明一点，typedef定义的结构体别名是在第二个括号之后的，结构体的原名如果你要写的话是写在struct和第一个括号之间的，如果略去结构体中的内容，就可以这样表示：

typedef struct node{}snode,将node这个结构体类型名起一个别名snode，当然结构体的原名可以不写，系统会给你一个乱的名字，你可以用别名来操作。但是在这里，这个名称是必写的，因为我们要定义指针域，也就是在结构体中定义指向此结构体的指针，定义时就必须用到之前你已经写好的结构体原名，这里是node。

typedef struct node{}*linklist,将node*这个结构体指针类型名起一个别名linklist，以后linklist这个名字就是node*，它能定义指向结构体的指针。而linklist*即node**就是指向结构体指针的指针。

我们先说明指向结构体的指针有关内容：

结点{数据data;指针域*next}这是一个结点，它的地址假设为001

则用linklist s，我们就定义了指向这个结点的指针s，s的内容也就是存放的地址是001，

它本身的地址是002，在函数调用中如果传进这样的s就可以用->符号去访问或者改变这个指针变量所指向的结点中的内容，如s->data=1;就将s所指向的结点中的数据改为1了。

那么如何用无返回值类型的函数来初始化链表呢？先看如下代码：

typedef struct node{

int data;

struct node *next;

}snode,*linklist;

void create(linklist *x)

{

*x=(linklist)malloc(sizeof(node));

(*x)->next=NULL;

}

int main()

{

linklist s;

create(&s);

printf("%d",s->next);

}

我们在主函数中定义了一个指向结构体的指针变量s，在函数中传进s的地址，形参x是一个指向结构体的指针变量的指针，它被动地接收了指针s的地址，现在我们假设结点的地址是001，指针s本身的地址是002，则指针s存放了结点的地址，也就是001，形参x接收了s的地址002，所以x(本身地址未知，存放002)指向s，关系可表示为

x（存放002）->002(对应s，它的内容是001)

s(本身地址是002，存放001)->001(对应结点，内容自定义)

在函数体中通过*我们可以得到x所指向的内容也就是x存放的地址002对应的内容001，

这个001被分配内存语句赋值。这里说明一下动态内存分配：

由于数组长度必须事先固定，如果要进行频繁地插入删除，不仅降低了时间与空间效率，还容易导致溢出，而链式结构中不需要事先定好长度，要想插入，申请一个空间，删除则可以释放一个空间，相对数组更加灵活高效。语句(linklist)malloc(sizeof(node))是向内存中申请一个空间，空间大小为结构体node的大小，而这个申请到的空间类型是不定的，必须用(linklist)来强制转换成指向结构体的指针类型，分配好后，我们就得到了和定义时模板一样的结构体空间和指向它的指针，然后赋值给*x,所以001被改变为新申请到的指针，我们暂且称为new，这个new就是所谓的指向头结点的指针，再将头结点的指针域赋值空指针NULL。

说到空指针，这里有一个有趣的地方，空指针的值是0，它也是一个地址，也就是随便给一个指针变量a赋值，a=0是允许的，但a赋值为其他整数是不允许的，哪怕你知道地址比如是001，你赋值给a一个001，也会出现错误，原因是你赋值的类型还是整数，不是地址，而空指针就是这么任性。。

函数调用好后，s的内容就被改变为new了，s存放着你新开辟的结点的地址。所以用s来访问头结点的指针域就得到0。

总结：

在函数调用中，想改变实参的内容，必传进实参的指针，这个形参得到了实参的地址，通过对形参使用*我们就通过这个地址得到了对应的内容然后作出修改，于是实参的内容改了。如果传进的只是实参的内容，那么形参接收实参的内容实质上就是复制了实参的内容，修改时改的还是形参的内容，无论这个内容是指针还是指针的指针。

                                                                

                                                          2017年10月13日