为什么我们应该使用双指针在前/后添加节点，而不是在中间？

Question

我有这段代码在最前面创建新节点：

void push(struct Node** head_ref, int new_data)
{
    struct Node* new_node = (struct Node*) malloc(sizeof(struct Node));
   
    new_node->data  = new_data;
   
    new_node->next = (*head_ref);
   
    (*head_ref)    = new_node;
}

我有这段代码在另一个节点之后创建一个新节点：

void insertAfter(struct Node* prev_node, int new_data) 
{ 
    if (prev_node == NULL) 
    { 
       printf("the given previous node cannot be NULL");     
       return; 
    } 
          
    struct Node* new_node =(struct Node*) malloc(sizeof(struct Node)); 
  
    new_node->data = new_data; 
  
    new_node->next = prev_node->next; 
  
    prev_node->next = new_node; 
}

我知道如果我们在第一种情况下传递一个单独的指针 a.k.a.head，则更改将仅在 push 函数中生效，而不是在整个程序中生效。这就是为什么我们使用对head 的引用来更改它所指向的内容。

不过，在第二种情况下，我们传递了一个指针。我只是不明白为什么当我们不使用对前一个节点的引用时，即使我们将 next 更改为指向新节点，代码仍然可以工作。

这些更改不应该只保留在insertAfter 函数中吗？

Answer 1

在第一个函数中

void push(struct Node** head_ref, int new_data)
{
    struct Node* new_node = (struct Node*) malloc(sizeof(struct Node));
   
    new_node->data  = new_data;
   
    new_node->next = (*head_ref);
   
    (*head_ref)    = new_node;
}

指向头节点的指针本身已更改。所以函数需要处理原始指针而不是其值的副本。

所以你需要通过引用将指针传递给头节点。

在 C 中，通过引用传递意味着通过指向对象的指针间接传递对象。在这种情况下，像函数的这个语句一样取消引用指针

    (*head_ref)    = new_node;

该函数可以直接访问原始传递的对象。

在第二个函数中

void insertAfter(struct Node* prev_node, int new_data) 
{ 
    if (prev_node == NULL) 
    { 
       printf("the given previous node cannot be NULL");     
       return; 
    } 
          
    struct Node* new_node =(struct Node*) malloc(sizeof(struct Node)); 
  
    new_node->data = new_data; 
  
    new_node->next = prev_node->next; 
  
    prev_node->next = new_node; 
}

指针 prev_node 本身没有被改变。正在更改的是指针指向的节点。所以不需要通过引用将原始指针传递给函数。另一方面，指针prev_node 指向的节点由于该指针而通过引用传递。并且使用指针可以改变指向节点的数据成员。

Answer 2

对这两种情况的解释在于，指针与 C 中的任何其他变量一样，都是按值传递的。

当您更改作为参数传递的指针的 值 时，在函数内，您需要将指针传递给该指针，因为您将更改指针本身。

如果你想改变它指向的变量的值，你可以只传递一个指针的副本。它仍然可以工作，因为您将更改存储在该指针中存储的地址中的值，地址的副本就可以了。

例子：

void func(int *ptr)
{
    static int a = 20;
    *ptr = 10; // changing the value stored in the address pointed by ptr
    ptr = &a;  // changing ptr itself, (spoiler, won't reflect in the original)
}

int main()
{
    int var;
    int *ptr = &var;

    func(ptr);
    printf("%d", *ptr);
}

您会看到ptr 指向的变量仍然是var，而不是a，并且输出将是10，因为您可以再次更改指针指向的变量。

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而如果您将指针传递给指针：

void func(int **ptr)
{
    static int a;
    *ptr = &a;  // changing the value of the pointer
    **ptr = 20; // changing the value of the variable stored int the address stored in ptr
}

int main()
{
    int var = 10;
    int *ptr = &var;
  
    func(&ptr);
    printf("%d", *ptr);
}

现在ptr 将指向a，而不是var，输出将是20，我们能够更改指针值和存储在指针中存储的地址中的值。

Answer 3

在第一种情况下，您正在修改指针head_ref 所指向的内容。

在第二种情况下，您正在修改指针prev_node 所指向的内容。 （A->B 表示(*A).B）

这两个函数都指向应该修改的内容和修改指向的内容。