C语言二级指针与多级指针的实现

int value = 42;       // 整型变量
int *ptr = &value;    // 一级指针：存储value的地址

[value] 0x1000: 42
[ptr]   0x2000: 0x1000  ← 存储value的地址

int **pptr = &ptr;  // 二级指针：存储ptr的地址

┌───────────┐     ┌───────────┐     ┌───────────┐
│ 0x3000    │ ──→ │ 0x2000    │ ──→ │ 0x1000    │
├───────────┤     ├───────────┤     ├───────────┤
│ pptr      │     │ ptr       │     │ value     │
│ (int**)   │     │ (int*)    │     │ (int)     │
└───────────┘     └───────────┘     └───────────┘
  二级指针            一级指针            整型值

*pptr;    // 解引用一次：获取ptr的值 (0x2000 → 0x1000)
**pptr;   // 解引用两次：获取value的值 (0x2000 → 0x1000 → 42)

int ***ppptr = &pptr;  // 三级指针

┌───────────┐     ┌───────────┐     ┌───────────┐     ┌───────────┐
│ 0x4000    │ ──→ │ 0x3000    │ ──→ │ 0x2000    │ ──→ │ 0x1000    │
├───────────┤     ├───────────┤     ├───────────┤     ├───────────┤
│ ppptr     │     │ pptr      │     │ ptr       │     │ value     │
│ (int***)  │     │ (int**)   │     │ (int*)    │     │ (int)     │
└───────────┘     └───────────┘     └───────────┘     └───────────┘
  三级指针            二级指针            一级指针            整型值

***ppptr;  // 三次解引用获取value的值

// 创建3x4矩阵
int **matrix = (int**)malloc(3 * sizeof(int*));
for(int i=0; i<3; i++) {
    matrix[i] = (int*)malloc(4 * sizeof(int));
}

// 释放内存
for(int i=0; i<3; i++) free(matrix[i]);
free(matrix);

matrix → [0] → [0][0][0][0]
         [1] → [0][0][0][0]
         [2] → [0][0][0][0]

void allocate(int **p) {
    *p = (int*)malloc(sizeof(int)); // 修改外部指针的指向
    **p = 100; // 设置值
}

int main() {
    int *ptr = NULL;
    allocate(&ptr); // 传递指针的地址
    printf("%d", *ptr); // 输出100
    free(ptr);
}

char *names[] = {"Alice", "Bob", "Charlie"};
char **namePtr = names; // 二级指针指向字符串数组

// 遍历输出
for(; *namePtr != NULL; namePtr++) {
    printf("%s\n", *namePtr);
}

typedef struct TreeNode {
    int data;
    struct TreeNode *left;
    struct TreeNode *right;
} TreeNode;

// 使用三级指针在函数中修改树节点
void insertNode(TreeNode ***rootPtr, int value) {
    if(!**rootPtr) {
        **rootPtr = (TreeNode*)malloc(sizeof(TreeNode));
        (**rootPtr)->data = value;
        (**rootPtr)->left = (**rootPtr)->right = NULL;
    }
    else if(value < (**rootPtr)->data) 
        insertNode(&((**rootPtr)->left), value);
    else 
        insertNode(&((**rootPtr)->right), value);
}

int value = 42;
int *p1 = &value;
int **p2 = &p1;
int ***p3 = &p2;

***p3 == **p2 == *p1 == value // 全部等于42

int *p1;
int **p2 = &p1;  // 正确：p2是指向int*的指针

float *fp;
int **p3 = &fp;  // 错误：类型不匹配

int value = 10;
int **pp = (int**)&value; // 危险的类型转换

printf("%d", **pp); // 崩溃：尝试将10解释为地址

int **matrix = malloc(3 * sizeof(int*));
// 忘记释放每个子数组 → 内存泄漏
free(matrix); // 只释放了第一层

int **pp = NULL;
*pp = malloc(sizeof(int)); // 崩溃：尝试解引用NULL