28 指针之指针与函数

在 C 语言中，指针是一个非常重要的概念，而指针之指针（即二级指针）更是一个高级应用。在这一篇中，我们将探讨指针之指针在与函数交互中扮演的角色，以及如何有效地使用它们。

指针之指针的理解

首先，回顾一下指针。指针是一个变量，它的值是另一个变量的地址。例如，假设我们有一个整型变量 x：

int x = 10;
int *p = &x; // p 是一个指向 x 的指针

而指针之指针旨在指向另一个指针，即它的类型为 int **，它可以存储指向 int * 的指针。例如：

int **pp = &p; // pp 是一个指向指针 p 的指针

在这个例子中，pp 通过引用 p 来指向 x。这为我们对数据结构和动态内存分配提供了更多灵活性。

指针之指针与函数

理解指针之指针后，我们可以开始探讨它如何与函数结合，通常用于改变函数外部的变量值。以下是一个示例，演示如何使用指针之指针在函数中修改变量的值。

示例：使用指针之指针改变变量值

#include <stdio.h>

void changeValue(int **ptr) {
    **ptr = 20; // 通过指针之指针改变原始变量的值
}

int main() {
    int x = 10;
    int *p = &x; // 指向 x 的指针
    printf("Before: x = %d\n", x);
    
    changeValue(&p); // 传入指向 p 的地址
    printf("After: x = %d\n", x); // 将会显示 20
    
    return 0;
}

在这个示例中，changeValue 函数接收一个 int **ptr 类型的参数。我们在 main 函数中声明了一个 int 类型的变量 x，并且通过 p 指针指向它。当我们调用 changeValue 并传入指向 p 的指针时，函数内部通过 **ptr 成功地修改了 x 的值。

何时使用指针之指针

指针之指针通常在以下情况下使用：

1. 动态数组或二维数组：使用指针之指针来指向动态分配的数组。
2. 函数修改多个返回值：通过指针之指针能够让函数修改超过一个值。
3. 链表等复杂数据结构：在处理链表时，指针之指针可以用于修改链表的头指针。

动态数组的示例

以下是一个使用指针之指针的示例，创建动态二维数组：

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>

void allocateMatrix(int ***matrix, int rows, int cols) {
    *matrix = (int **)malloc(rows * sizeof(int *)); // 给指针数组分配内存
    for (int i = 0; i < rows; i++) {
        (*matrix)[i] = (int *)malloc(cols * sizeof(int)); // 每行分配内存
    }
}

void freeMatrix(int **matrix, int rows) {
    for (int i = 0; i < rows; i++) {
        free(matrix[i]); // 释放每行的内存
    }
    free(matrix); // 释放指针数组内存
}

int main() {
    int **myMatrix;
    int rows = 3, cols = 4;
    allocateMatrix(&myMatrix, rows, cols); // 传入指向指向指针的指针
    
    // 填充并打印矩阵
    for (int i = 0; i < rows; i++) {
        for (int j = 0; j < cols; j++) {
            myMatrix[i][j] = i + j; // 示例填充
            printf("%d ", myMatrix[i][j]);
        }
        printf("\n");
    }

    // 释放内存
    freeMatrix(myMatrix, rows);
    
    return 0;
}

在上述代码中，allocateMatrix 函数通过指针之指针分配了一个二维数组的内存。通过这种方式，我们可以动态地管理内存，并实现更复杂的数据结构。

总结

指针之指针在 C 语言中是一个强大的工具，可以通过它与函数交互，实现更复杂的逻辑和数据结构。在实际开发中，理解并正确使用指针之指针将极大地丰富你的编程能力。

在下一篇中，我们将讨论结构体与共用体，特别是结构体的定义与使用，这将进一步扩展我们在 C 语言的数据结构知识。