C语言-指针作为函数返回值及二级指针

news2024/11/23 7:21:06

1、指针作为函数返回值

c语言允许函数的返回值是一个指针（地址）我们将这样的函数称为指针函数，下面的例子定义一了一个函数strlong（），用来返回两个字符串中较长的一个：

1. #include <stdio.h>
2. #include <string.h>
3.
4. char *strlong(char *str1, char *str2){
5. if(strlen(str1) >= strlen(str2)){
6. return str1;
7. }else{
8. return str2;
9. }
10. }
11.
12. int main(){
13. char str1[30], str2[30], *str;
14. gets(str1);
15. gets(str2);
16. str = strlong(str1, str2);
17. printf("Longer string: %s\\n", str);
18.
19. return 0;
20. }

运行结果：
C Language↙
c.biancheng.net↙
Longer string: [c.biancheng.net](<http://c.biancheng.net/>)

用指针函数作为函数返回值时需要注意的一点时，函数运行结束后会销毁在它内部定义的所有局部数据，包括局部变量、局部数组和形式参数，函数返回指针请尽量不要指向这些数据，c语言没有任何机制来保证这些数据会一直有效，它们在后续使用过程中可能会引发运行时错误，请看下面的例子：

1. #include <stdio.h>
2.
3. int *func(){
4. int n = 100;
5. return &n;
6. }
7.
8. int main(){
9. int *p = func(), n;
10. n = *p;
11. printf("value = %d\\n", n);
12. return 0;
13. }

运行结果：
value = 100

n是func（）内部的局部变量，func（）反悔了指向n的指针，根据上面的观点，func（）运行结束后n被销毁，是用p应该获取不到n的值，但是从运行结果来看，我们的推理好像是错误的，func（）运行结束后p依然可以获取局部变量n的值，这个上面的观点不是相对的吗？

为了进一步看清问题的本质，不放将上面的代码稍作修改，在第9-10行之间增加一个函数调用，看看会有什么效果：

1. #include <stdio.h>
2.
3. int *func(){
4. int n = 100;
5. return &n;
6. }
7.
8. int main(){
9. int *p = func(), n;
10. printf("c.biancheng.net\\n");
11. n = *p;
12. printf("value = %d\\n", n);
13. return 0;
14. }

运行结果：
[c.biancheng.net](<http://c.biancheng.net/>)
value = -2

可以看到，现在p指向的数据已经不是原来n的值了，它编程了一个毫无意义的甚至有些怪异的值。与前面的代码相比，该段代码仅仅是在*p之前增加了一个函数调用，这一细节的不同却导致运行结果有天壤之别，究竟是为什么呢？

前面我们说函数运行结束后会销毁所有的局部数据，这个观点并没错，大部分 C 语言教材也都强调了这一点。但是，这里所谓的销毁并不是将局部数据所占用的内存全部抹掉，而是程序放弃对它的使用权限，弃之不理，后面的代码可以随意使用这块内存。对于上面的两个例子，func() 运行结束后 n 的内存依然保持原样，值还是 100，如果使用及时也能够得到正确的数据，如果有其它函数被调用就会覆盖这块内存，得到的数据就失去了意义。

第一个例子在调用其他函数之前使用 *p 抢先获得了 n 的值并将它保存起来，第二个例子显然没有抓住机会，有其他函数被调用后才使用 *p 获取数据，这个时候已经晚了，内存已经被后来的函数覆盖了，而覆盖它的究竟是一份什么样的数据我们无从推断（一般是一个没有意义甚至有些怪异的值）。

2、二级指针

指针可以指向一份普通类型的数据，例如int、double、char等，也可以指向一份指针类型的数据，例如int *、doubule *、char *等。

如果一个指针指向的是另一个指针，我们就称它为二级指针，或者指向指针的指针。

假设有一个int类型的变量a，p1是指向a的指针变量，p2又是指向p1的指针变量，他们的关系如下图：

将这种关系转换为c语言代码：

1. int a =100;
2. int *p1 = &a;
3. int **p2 = &p1;

指针变量也是一种变量，也会占用存储空间、也可以使用&获取它的地址。c语言不限制指针的级数，每增加一级指针，在定义指针变量是就得增加一个星号*。p1是一级指针，指向普通类型的数据，定义时只有一个*；p2是二级指针，指向一级指针p1，定义时有两个*。

如果我们希望在定义一个三级指针p3，让它指向p2，那么可以这样写：

int ***p3 = &p2;

四级指针也是类似的道理：

int ****p4 = &p3;

实际开发中会经常使用一级指针和二级指针，几乎用不到高级指针。

想要获取指针指向的数据是，一级指针加一个*，二级指针加两个*，三级指针加三个*，以此类推，请看代码：

1. #include <stdio.h>
2.
3. int main(){
4. int a =100;
5. int *p1 = &a;
6. int **p2 = &p1;
7. int ***p3 = &p2;
8.
9. printf("%d, %d, %d, %d\\n", a, *p1, **p2, ***p3);
10. printf("&p2 = %#X, p3 = %#X\\n", &p2, p3);
11. printf("&p1 = %#X, p2 = %#X, *p3 = %#X\\n", &p1, p2, *p3);
12. printf(" &a = %#X, p1 = %#X, *p2 = %#X, **p3 = %#X\\n", &a, p1, *p2, **p3);
13. return 0;
14. }

运行结果：

100, 100, 100, 100
&p2 = 0X28FF3C, p3 = 0X28FF3C
&p1 = 0X28FF40, p2 = 0X28FF40, *p3 = 0X28FF40
&a = 0X28FF44, p1 = 0X28FF44, *p2 = 0X28FF44, **p3 = 0X28FF44

以三级指针p3为例来分析上面的代码，*p3等价于（（p3))。p3得到的是p2的值，也即使p1的地址；（p3）得到的是p1的值，也即是a的地址，经过三次“取值”操作后，（（*p3))得到的才是a的值。