逍遙自在學C語言 | 多級指標探祕

前言

多級指標在C語言中是一種特殊的指標型別，它可以指向其他指標的指標。

通過多級指標，我們可以間接地存取或修改儲存在記憶體中的資料。

在本文中，我們將討論多級指標的概念、使用方法、使用場景以及常見錯誤及其避免方法。

一、人物簡介

• 第一位閃亮登場，有請今後會一直教我們C語言的老師 —— 自在。

• 第二位上場的是和我們一起學習的小白程式猿 —— 逍遙。

二、指標及多級指標的概念

指標是一個變數，它儲存著記憶體地址。通過指標，我們可以直接或間接地存取記憶體中的資料。

多級指標是指指標的指標，它們用於儲存指向其他指標的地址。多級指標的級數表示了指向指標的數量。

在C語言中，我們使用星號（*）來宣告指標變數，而多級指標則通過在星號前新增額外的星號來宣告。

例如，int *ptr 宣告了一個指向整數的指標，而 int **pptr 則宣告了一個指向指向整數的指標的指標。

三、多級指標的使用方法

使用多級指標需要注意以下幾個步驟：

• 1️⃣: 宣告指標變數和多級指標變數。例如，int *ptr 宣告了一個指向整數的指標，int **pptr 宣告了一個指向指向整數的指標的指標。

• 2️⃣: 為指標分配記憶體空間。使用 malloc 或 calloc 函數為指標和多級指標分配記憶體空間。例如，ptr = (int*)malloc(sizeof(int)) 分配了一個整數大小的記憶體空間給指標 ptr。

• 3️⃣: 使用 & 運運算元獲取變數的地址。例如，int a = 10，我們可以通過 ptr = &a 將 a 的地址賦值給指標 ptr。

• 4️⃣: 使用 * 運運算元存取指標所指向的值。例如，printf("%d", *ptr) 將列印指標 ptr 所指向的整數值。

• 5️⃣: 使用多級指標時，使用額外的 * 運運算元來存取指向指標的指標所指向的值。例如，printf("%d", **pptr) 將列印指向指標的指標 pptr 所指向的整數值。

下面是一個簡單的範例程式碼，演示瞭如何使用多級指標：

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

int main() {
    int a = 10;
    int *ptr;
    int **pptr;

    ptr = &a;
    pptr = &ptr;

    printf("Value of a: %d\n", a);       // 輸出：Value of a: 10
    printf("Value of *ptr: %d\n", *ptr); // 輸出：Value of *ptr: 10
    printf("Value of **pptr: %d\n", **pptr); // 輸出：Value of **pptr: 10

    return 0;
}

• 在上述範例程式碼中，我們使用了指標 ptr 和多級指標 pptr 來存取變數 a 的值。

• 通過 ptr 和 pptr，我們可以間接地存取並修改 a 的值。

四、多級指標的使用場景

多級指標在某些情況下非常有用，特別是當我們需要在函數中修改指標的值或者傳遞指標的地址時。

以下是一些常見的使用場景：

• 動態記憶體分配：多級指標可以用於在執行時動態分配記憶體，並在函數間傳遞指向分配記憶體的指標。
• 函數引數傳遞：多級指標可以用於將指標的地址作為引數傳遞給函數，以便在函數中修改指標的值。
• 多維陣列：多級指標可以用於存取和操作多維陣列中的元素。

五、多級指標的常見錯誤及避免方法

在使用多級指標時，可能會遇到一些常見的錯誤。

以下是一些常見錯誤以及如何避免它們：

• 未初始化指標：在使用指標之前，務必將其初始化為有效的記憶體地址。未初始化的指標可能會導致程式崩潰或未定義的行為。
• 記憶體漏失：當使用動態記憶體分配函數（如 malloc 或 calloc）分配記憶體時，確保在使用完記憶體後釋放它。否則會導致記憶體漏失，浪費系統資源。
• 指標越界存取：在使用多級指標時，確保不要超出分配的記憶體範圍進行存取，否則可能導致程式崩潰或資料損壞。
• 指標懸空參照：在使用多級指標時，確保指標所指向的記憶體仍然有效。避免在指標指向的記憶體被釋放後繼續存取它，否則會導致懸空參照錯誤。

為避免上述錯誤，建議在使用指標之前進行有效性檢查，使用合適的記憶體管理函數進行記憶體分配和釋放，並遵循良好的程式設計實踐。

小結

通過這篇文章，我們學會了

1、多級指標的概念

2、多級指標的使用方法和使用場景

3、多級指標的常見錯誤和避免方法