C链表指针理解

Question

我试图了解 C 链表指针的工作原理。 我知道指向变量的指针是指向地址存储器的“链接”，而指向指针的指针有时是对指针本身的引用。

我担心的是，例如，节点引用如何修改原始列表值，而不是列表本身。

我会更好地解释自己：

void insertNode(struct node** head, int value) {

    struct node* new = malloc(sizeof(struct node*));
    struct node* ref = (*head); //this is a reference. -> same address.

    //base case 
    if((*head) == NULL) {
        //do things
    } else { // not null
        while(ref->next != null) {
            ref = ref->next; //THIS: how can this not modify the head itself?
        }

        //null spot found, set up node
        new->value = 10; //some int here
        new->next = NULL;

        ref->next = new; //Instead, how can this modify the head? and why?
    }
}

这是一些代码片段，我的问题是：是的，我正在持有一个参考来通过ref 。 但为什么

ref = ref->next;

只修改 ref 本身，而

ref->next = new

还修改头？

通过 GDB，我看到两者在开始时共享相同的地址内存，但 ref 仅修改新插入的引用列表。

有人可以解释一下吗？

Answer 1

ref只是一个指针； 修改ref不会修改ref指向的内容。

while循环实际上只是在寻找列表的最后一个元素。 在while循环之后， ref将简单地指向列表的最后一个元素。

第一个“神秘”线：

ref = ref->next; //THIS: how can this not modify the head itself?

这里我们只读取了ref->next ，所以 head 不能修改。

第二个“神秘”线：

ref->next = new; //Instead, how can this modify the head? and why?

这里我们修改了ref指向的内容。 在这一行， ref要么指向列表的最后一个元素，要么指向头部（如果列表中只有一个元素，它也是列表的最后一个元素，或者是新创建的头部（待完成） in //do things ) 如果列表为空。

Answer 2

也许一些图片会有所帮助。

在调用insertNode之前，您有一个链接的节点序列，如下所示：

+-------+------+      +-------+------+      +-------+------+      
| value | next | ---> | value | next | ---> | value | next | ---|||
+-------+------+      +-------+------+      +-------+------+      

您有一个指向列表第一个元素的指针（称为h ）：

+---+
| h |
+---+
  |
  V
+-------+------+      +-------+------+      +-------+------+      
| value | next | ---> | value | next | ---> | value | next | ---|||
+-------+------+      +-------+------+      +-------+------+      

当你调用insertNode ，你传递一个指向h in的指针作为参数，我们称之为head ：

+------+
| head |
+------+
  |
  V
+---+
| h |
+---+
  |
  V
+-------+------+      +-------+------+      +-------+------+      
| value | next | ---> | value | next | ---> | value | next | ---|||
+-------+------+      +-------+------+      +-------+------+      

您创建了一个名为ref的指针变量，该变量采用*head ( h ) 的值； IOW， ref最终指向列表的第一个元素：

+------+ +-----+
| head | | ref |
+------+ +-----+
  |        |       
  V        |
+---+      |
| h |      |
+---+      |
  |   +----+
  V   V
+-------+------+      +-------+------+      +-------+------+      
| value | next | ---> | value | next | ---> | value | next | ---|||
+-------+------+      +-------+------+      +-------+------+      

然后在堆上创建另一个节点，并将该指针分配给名为new的局部变量：

+------+ +-----+ +-----+      +-------+------+
| head | | ref | | new | ---> | value | next |
+------+ +-----+ +-----+      +-------+------+
  |        |       
  V        |       
+---+      |       
| h |      |    
+---+      |     
  |   +----+     
  V   V
+-------+------+      +-------+------+      +-------+------+      
| value | next | ---> | value | next | ---> | value | next | ---|||
+-------+------+      +-------+------+      +-------+------+      

因此，需要注意的是，虽然ref和*head ( h ) 具有相同的值（列表中第一个节点的地址），但它们是不同的对象。 因此，任何改变ref值的事情都不会影响head或h 。

所以，如果我们执行这个循环

while(ref->next != null) {
    ref = ref->next; 

第一次迭代的结果是

+------+ +-----+ +-----+      +-------+------+
| head | | ref | | new | ---> | value | next |
+------+ +-----+ +-----+      +-------+------+
  |        |       
  V        |       
+---+      |       
| h |      |    
+---+      |     
  |        +------------+     
  V                     V
+-------+------+      +-------+------+      +-------+------+      
| value | next | ---> | value | next | ---> | value | next | ---|||
+-------+------+      +-------+------+      +-------+------+      

经过另一次迭代，我们得到

+------+ +-----+ +-----+      +-------+------+
| head | | ref | | new | ---> | value | next |
+------+ +-----+ +-----+      +-------+------+
  |        |       
  V        |       
+---+      |       
| h |      |    
+---+      |     
  |        +----------------------------------+     
  V                                           V
+-------+------+      +-------+------+      +-------+------+      
| value | next | ---> | value | next | ---> | value | next | ---|||
+-------+------+      +-------+------+      +-------+------+      

此时， ref->next为NULL ，因此循环退出。

然后我们将值分配给new->value和new->next ，这样new->next是NULL ：

+------+ +-----+ +-----+      +-------+------+
| head | | ref | | new | ---> | value | next | ---|||
+------+ +-----+ +-----+      +-------+------+
  |        |       
  V        |       
+---+      |       
| h |      |    
+---+      |     
  |        +----------------------------------+     
  V                                           V
+-------+------+      +-------+------+      +-------+------+      
| value | next | ---> | value | next | ---> | value | next | ---|||
+-------+------+      +-------+------+      +-------+------+      

最后，我们将ref->next设置为new的值，从而将节点new指向列表的末尾：

+------+ +-----+ +-----+      +-------+------+
| head | | ref | | new | ---> | value | next | ---|||
+------+ +-----+ +-----+      +-------+------+               
  |        |                    ^                                
  V        |                    |                               
+---+      |                    +-------------------------------+
| h |      |                                                    |
+---+      |                                                    |
  |        +----------------------------------+                 |
  V                                           V                 |
+-------+------+      +-------+------+      +-------+------+    |  
| value | next | ---> | value | next | ---> | value | next | ---+
+-------+------+      +-------+------+      +-------+------+      

需要注意的是ref->next没有指向变new ，它所指向的东西， new点。

所以，这就是为什么更新ref不会影响head （或*head ( h )）。 列表为空的基本情况将最终写入*head ( h )，将其设置为指向从堆分配的新节点。