二级指针的应用

本文探讨了二级指针在C/C++中的应用,通过比较数组和动态内存分配的例子,详细解释了二级指针如何解决函数参数拷贝的问题,避免内存泄漏。

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一直很困惑二级指针到底有什么用?我们都知道二级指针是指向指针的指针。
后来碰到一个问题,就是实现一个函数,传入两个指针,指针代表两个数组,
然后去比较两个数组是否相等。
可以说非常容易实现。

bool compare(int *p1,int *p2,int n)
{
    for(int i=0; i<n; i++) {
        if(*p1 == *p2) {
            p1++;
            p2++;
            continue;
        } else {
            return false;
        }
    }
    return true;
}
int main() {
	int a[] = {1,2,3,4,5};
    int b[] = {1,2,3,4,5,6,7};
	cout<<compare(a,b,5)<<endl;
	cout<<*b<<endl;
}

结果为:1,1
但是,如果我们要继续操作b的与a不相等的地方,也就是从6开始,就必须重新定位到6。因为函数传入参数在函数体内会进行拷贝,此时指针b没有变化。
这时,就要用到二级指针了。代码如下:

bool compare(int **p1,int **p2,int n)
{
    for(int i=0; i<n; i++) {
        if(**p1 == **p2) {
            (*p1)++;
            (*p2)++;
            continue;
        } else {
            return false;
        }
    }
    return true;
}
int main()
{
    int a[] = {1,2,3,4,5};
    int b[] = {1,2,3,4,5,6,7};
    int *ptr1 = a;
    int *ptr2 = b;
    int **ptr_1 = &ptr1;
    int **ptr_2 = &ptr2;
    cout<<compare(ptr_1,ptr_2,5)<<endl;
    cout<<**ptr_2;
}

结果:1,6
这是因为我们传入的参数是一个二级指针,它永远指向要递增操作的一级指针,在compare函数内,一级指针在递增,我们要得到递增后的状态,只需要解引用二级指针即可。

再举例一个二级指针的应用,来自程序员面试宝典传递动态内存。

  • 首先看下面代码,找出问题在哪
void GetMemory(char *p, int num)
{
	p = (char*)malloc(sizeof(char) * num);
};
int main()
{
	char *str = NULL;
	GetMemory(str, 100);
	strcpy(str, "hello");
	return 0;
}

函数GetMemory是有问题的,参数*p实际上是主函数str的一个副本,本例中p申请了新的内存,只是把p所指的内存地址改变了,但是str丝毫未变。所以会造成内存泄漏。

  • 如何修改?
    • 第一种方式:使用二级指针
    void GetMemory(char **p, int num)
    {
    	*p = (char*)malloc(sizeof(char) * num);//*p是解引用二级指针
    };
    int main()
    {
    	char *str = NULL;
    	GetMemory(&str, 100);
    	strcpy(str, "hello);
    	cout << *str << endl;
    	free(str);
    	return 0;
    }
    
    此时传入的是二级指针,也即str的地址,它也进行了拷贝,但是没关系,只要一级指针申请到了内存即可。
    • 第二种方式:使用返回值
    char *GetMemory(char *p, int num)
    {
      p = (char*)malloc(sizeof(char) * num);
      return p;
    };
    int main()
    {
    	char *str = NULL;
    	str = GetMemory(str, 100);
    	strcpy(str, "hello");
    	free(str);
    	return 0;
    	}
    
    返回值即为原来的str指针。
### 什么是二级指针 二级指针是一种特殊类型的指针,它指向另一个指针的内存地址。通过这种机制,可以间接访问数据结构中的多个层次[^2]。 ### 声明与初始化 在C语言中,声明一个二级指针的基本形式如下: ```c int **pointerName; ``` 这表示 `pointerName` 是一个指向整型指针的指针。为了正确使用二级指针,通常需要先创建一个一级指针并将其赋值给二级指针。 ### 示例代码 以下是一个完整的例子,展示如何使用二级指针来修改变量的值以及动态分配内存: #### 修改变量值的例子 ```c #include <stdio.h> void modifyValue(int **pptr) { **pptr = 100; // 解引用两次以改变原始变量的值 } int main() { int value = 42; int *ptr = &value; // 创建一个指向 value 的指针 int **pptr = &ptr; // 创建一个指向 ptr 的二级指针 printf("Before modification: %d\n", value); modifyValue(pptr); // 调用函数修改 value 的值 printf("After modification: %d\n", value); return 0; } ``` 在这个例子中,`modifyValue` 函数接收一个二级指针作为参数,并通过解引用两次的方式更改了原始变量 `value` 的值[^3]。 #### 动态分配二维数组 二级指针也常用于处理多维数组的情况,比如动态分配二维数组: ```c #include <stdio.h> #include <stdlib.h> int main() { int rows = 3, cols = 4; int i, j; // 分配行数的指针数组 int **array = (int **)malloc(rows * sizeof(int *)); if (!array) { // 检查内存分配是否成功 perror("Failed to allocate memory"); exit(EXIT_FAILURE); } // 为每一行分配列空间 for (i = 0; i < rows; ++i) { array[i] = (int *)malloc(cols * sizeof(int)); if (!array[i]) { // 如果某一行分配失败,则释放已分配的部分 while (--i >= 0) free(array[i]); free(array); perror("Failed to allocate memory"); exit(EXIT_FAILURE); } } // 初始化数组 for (i = 0; i < rows; ++i) { for (j = 0; j < cols; ++j) { array[i][j] = i * cols + j + 1; } } // 打印数组内容 for (i = 0; i < rows; ++i) { for (j = 0; j < cols; ++j) { printf("%d ", array[i][j]); } printf("\n"); } // 清理分配的空间 for (i = 0; i < rows; ++i) { free(array[i]); // 逐行释放 } free(array); // 最后释放行指针数组本身 return 0; } ``` 这段程序展示了如何利用二级指针动态分配和管理二维数组的内存[^1]。 ### 总结 二级指针的主要用途在于提供更深层次的间接寻址能力,在某些场景下能够简化复杂的数据操作逻辑。无论是用来传递指针参数还是实现复杂的动态内存管理方案,都离不开对它的深入理解。
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