每天学一点系列~还在困惑数据结构(尤其是链表)里指针的看这里！！！

Posted 2021-09-04 白龙码~

一定要搞定指针啊！！！

• Part I、说在前面儿
• Part II、指针它是个啥？
• • 1、地址
  • 2、指针的指向作用
  • 2、地址与数据
  • 3、解引用
  • 4、二级指针
  • 5、传址调用
• Part III、数据结构里的指针
• • 1、不带头单链表
  • 2、带头链表
• Part IV、总结一下(都是精华啊)

Part I、说在前面儿

正在学习数据结构的同学，尤其是正在学习链表的同学往往会有这样的疑问：为什么有的地方传一级指针，有的地方传二级指针？为什么带头跟不带头差别那么大…对于C语言的基础，尤其是指针的基础不是那么好的同学，数据结构简直就是劝退的拦路虎。

说到这里不知道你的DNA是不是动了一下呢？头又晕了？没关系，今天我们就来克服指针恐惧症！

Part II、指针它是个啥？

我们想理清指针，就先从它的本质说起。别划过，基础不牢，地动山摇哈。

1、地址

电脑的内存可以按照字节划分，为了区分这些字节，我们用十六进制数字给它们进行编号，这些编号就是所谓的地址。
关键字提炼：地址对应内存上的一个字节

2、指针的指向作用

指针，就是个箭头。生活中我们见过路牌，见过指南针，它们都差不多，都是引路者。路牌和指南针都能带我们回家，而指针的作用，也是告诉我们地址。

试问：路牌没了，路还在吗？
答案是不是很明显？当然存在！
所以这里就要明白第一个点：指针只能告诉我们地址，指引我们找到一块内存，但是当这个指针被我们销毁，或者说，让它指向别的地方了，这块内存上的东西是不是还在？是！

2、地址与数据

我们知道，指针里存储的是一块地址，那这块地址上存储的内容是啥呢？
举个例子，假设我们有一个int类型的变量a，里面存储着数据1，十六进制表示就是0x00000001。那么他在内存中的存储形式就是这样的：

a占四个字节，而一个变量只对应了一个指针，这个指针保存的是第一个字节。
可以看到：指针p保存的是地址，而地址对应字节上的内容。

3、解引用

一个东西的存在让指针有了新的能力——解引用符号*
如果说指针是路牌，那解引用就是一辆车。有了指向，有了车，我们就可以直达那块“地址”！
既然到了这块地址，那么我们能做的就多了：利用这块地址上的东西，或者改变这块地址上的东西。
提炼：指针存储的是地址，对指针解引用其实就是对地址解引用。地址对应内存，地址上的东西也就是内存上存储的数据。解引用的操作就是赋予我们访问和改变这些数据的能力！

4、二级指针

认识了解引用，我们就能学习下一个东西了：二级指针。二级指针又是个啥呢？
首先我们需要清楚一点：指针是不是数据？
指针当然是数据！这个数据就是地址。而地址的本质其实是十六进制的数据。这些数据存放在一种叫指针的变量当中。
既然要存储数据，那么指针是不是也占内存？既然是内存，那么它是不是也有一个地址？这个地址就可以存放在一个二级指针当中。

如果我们对二级指针解引用，就可以获得一级指针上存储的内容(也是一个地址)，然后再解引用，就能获得一级指针存储的地址上存储的数据。（有点绕哦，对应这上面的图理一下）
ok，继续！

5、传址调用

这个很重要！！！这个很重要！！！这个很重要！！！
为什么有传址调用这个东西？因为形参与实参之间几乎没有任何联系。实参对应一个地址，形参对应另外一个地址。当我们改变形参，只是把它的地址上存的数据改了，但是实参对应的地址上的东西还是没变。

那如果我们传的是实参的地址呢？此时形参就是一级指针，这个指针存储的是实参的地址，对它进行解引用，就能访问或修改实参的地址上存储的数据了！
典型的例子就是交换两个数的Swap函数。

void Swap(int* x , int*y)
{
	int tmp = *x;
	*x = *y;
	*y = tmp;
}

认识了这些，就让我们直接进入数据结构的正题。

Part III、数据结构里的指针

1、不带头单链表

链表的节点的定义一上来就会给我们一个下马威：

typedef struct Node
{
	int data;
	struct Node* next;
}Node;

这里有一个自引用next，它指向的也是一个Node类型的指针。
意思就是说：

一个节点存一个数据，然后又存了一个指针，这个指针的内容是下一个节点的地址，换句话说，这个指针指向下一个节点，因此链表才能真正意义上“链接”起来。

我们定义了一个pList指针专门指向链表的第一个节点，也就是头(head)。因为它指向一个节点，所以它是一个Node类型的指针，即Node*。

由于一开始链表没有元素，自然也没有头结点，所以我们令pList = NULL，让它指向空。
紧接着我们就会写头插头删和尾插尾删函数，于是，诡异的二级指针就来了。

我们不妨看一个头插函数的原型:

void SListPushFront(Node** ppList, int x);

而我们调用它时就要这样：

void SListPushFront(&pList,0);

为什么要取地址呢？换句话说，为什么要传址呢？

原因很简单：因为我们的操作会改变这里的pList。（注意改变二字）

头插意味着链表的头不再是当前pList指向的那个节点，而是另一个新插入的newnode。我们让newnode的next指向当前的pList，然后再让pList指向newnode。
但是，如果传的是pList而不是&pList，那么由于传值调用，形参的改变不影响实参——尽管你让形参指向了newnode，但是pList存储的还是之前的那个节点的地址，然后出现这样的窘境：

pList指向链表的第二个结点而非第一个。
以后我们遍历链表都是从pList指向的位置开始的，但是pList由于是传值，它永远都指向同一块地方，不会改变。因此我们能遍历到的，也永远只有从当前位置开始，到NULL结束。

那么为什么尾插尾删这些函数也要传二级指针呢？设想：如果链表为空，尾插的那个元素就是新的头结点，是不是就会改变pList？如果链表只有一个元素，此时它就是链表的头，那尾删是不是也会改变pList？

总而言之，对于不带头的链表来说，可能改变链表的头的函数，都要用二级指针。只有传二级指针，也就是pList的地址，才能在函数的内部改变pList，让pList指向新的头！

2、带头链表

同学们好不容易弄清链表需要传二级指针，突然又遇到了一种不用传二级指针的链表，啥情况？？不让人活了？别慌，让我们一起看看。

带头的链表与不带头的链表的区别就是：不带头的链表用一个pList指针来维护，而带头的链表用一个哨兵位来维护。什么是哨兵位？其实哨兵位也是一个结点，但是它并不存储任何的有效数据。

与不带头的单链表相比，带哨兵位的好处多多，这个在各位刷到链表相关的算法题之后就能察觉到，它能带来很多代码上的优化，可以少考虑很多边界情况。
不过当前， 它的最大的优点就是：不用传二级指针。为啥？

ListNode* list = ListCreate();

我们先创建一个哨兵位list。

可以看到，哨兵位是头结点前的一个节点，头结点的地址就是哨兵位的next指针存储的内容。
当我们进行传参时，直接把list这个指针传给形参，形参作为实参的临时拷贝，里面存储的内容就跟list指针完全一样，也就是说：
形参里也有一个指针，这个指针存储的内容跟哨兵位的next指针存储的内容一样，都是头结点的地址！有了这个地址，我们就可以修改这个地址上的内容，也就是说：修改头结点。

看到这里，我们应该明白：1、形参和实参的next指针肯定是两个不同的变量，但是它们存储的内容是相同的，都是头结点的地址。2、只要有地址，我们就能修改地址上的内容，无所谓存储这个地址的指针是谁。

刚刚不带哨兵位的情况下，pList需要传二级指针，因为它需要始终保持指向头指针，而这里的list永远指向的是哨兵位，head的改变只会影响list的next。当我们直接传list时，形参部分接收的就是list的内容(包括那个指向头结点的指针)，通过它我们就可以直接访问list里的next，从而改变它。

Part IV、总结一下(都是精华啊)

想玩转指针，最重要的是什么？是要知道：
1、指针存储的是地址
2、地址对应内存
3、只要我们能得到这个地址，就能通过解引用访问或修改对应内存上的数据
4、如果传址，形参接收实参的地址，对形参解引用得到的就是实参这个实体。
5、如果是传值，形参会复刻实参的内容，如果内容中存在指针，那么我们同样可以通过这个指针修改对应内存上的数据。
6、如果我们想通过形参达到修改实参的目的，必须要传址！

最重要的一点：对于实参是指针的情况，如果我们仅仅想操作它存储的地址上的内容，那么传值就足够了。如果还想额外地改变实参，让实参存储别的地址，那么就需要传地址了！

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