文章目錄

• • 緣起
  • 帶頭節點的頭插
  • 不帶頭節點的頭插
  • • 錯誤的代碼
    • 為什么錯誤
    • 如何修改
    • • 返回新的頭指針
      • 二級指針

緣起

本文想說的是單向非循環鏈表的頭插。單向非循環鏈表，可以是帶頭節點的，也可以是不帶頭節點的。

對于前者，代碼比較簡單，后文會說。對于后者，不帶頭節點的單向鏈表的頭插，我發現即使有多年工作經驗的老鳥，也可能寫出錯誤的代碼。

帶頭節點的頭插

#include <stdio.h> #include <assert.h> #include <stdlib.h>typedef struct node{int data;struct node *next; }node_t;node_t *create_list(void) {node_t *head = malloc(sizeof(node_t));if(head == NULL){printf("create list failed\n");return NULL;}head->next = NULL;return head; }int insert_head(node_t *head, int num) {assert(head != NULL);node_t *node = malloc(sizeof(node_t));if(node == NULL)return -1;node->data = num;node->next = head->next;head->next = node;return 0; }void printf_list(node_t *head) {assert(head != NULL);if(head->next == NULL){printf("the list is empty\n");return;}node_t *temp = head->next;while(temp){printf("%d\n",temp->data);temp = temp->next;} }int main(void) {int a[]={1,2,3,4,5,6};node_t *head = create_list();if(head == NULL)return -1;for(int i = 0; i < sizeof(a)/sizeof(a[0]); ++i){insert_head(head, a[i]);}printf_list(head);return 0; }

運行結果是：

6 5 4 3 2 1

不帶頭節點的頭插

錯誤的代碼

把上面的代碼改動一下，就可以得到一份錯誤的代碼！

#include <stdio.h> #include <assert.h> #include <stdlib.h>typedef struct node{int data;struct node *next; }node_t;node_t *head = NULL; // 全局變量，鏈表的頭指針int insert_head(node_t *head, int num) {node_t *node = malloc(sizeof(node_t));if(node == NULL)return -1;node->data = num;node->next = head;head = node; // !!!!!! 這里是有問題的return 0; }void printf_list(node_t *head) { if(head == NULL){printf("the list is empty\n");return;}node_t *temp = head;while(temp){printf("%d\n",temp->data);temp = temp->next;} }int main(void) {int a[]={1,2,3,4,5,6};for(int i = 0; i < sizeof(a)/sizeof(a[0]); ++i){insert_head(head, a[i]);}printf_list(head);return 0; }

你猜運行結果是什么？

結果是：

the list is empty

為什么錯誤

插入操作失敗了。罪魁禍首就是這個函數

int insert_head(node_t *head, int num) {node_t *node = malloc(sizeof(node_t));if(node == NULL)return -1;node->data = num;node->next = head;head = node; // !!!!!! 這里是有問題的return 0; }

為什么不對呢？畫圖說明。

假設有一個單向鏈表，頭指針 head 的值是 0x200，也就是第一個節點的地址。

調用 insert_head 函數，假設調用者傳遞的參數是頭指針 head 和數字 3（實參），用藍色表示。

在調用函數時，系統會把實參的值傳遞給被調用函數的形參（單向拷貝）；

int insert_head(node_t *head, int num) 中的 head 和 num 就是形參；

這里的 head 和全局變量 head 同名，但不是一回事：全局變量 head 是實參，這里的 head 是形參，當然也可以取別的名字；

形參屬于函數內的局部變量，在函數被調用的時候，形參的內存在棧上分配，函數執行完畢后，分配的內存被釋放，即棧幀被銷毀。

假設已經完成了值的拷貝，咱們繼續分析：

代碼中有三行我標成紅色。

首先分配節點的內存，在堆上分配（假設地址是 0x300），用深藍色表示；然后用 num 和 head 給節點的成員賦值，這都沒有問題。繼續執行。

注意這句話： head = node;

這導致棧上的 head = 0x300；似乎達到了目的，讓 head 指向新插入的節點，但是，函數返回后，棧上的變量都會消失。

最后剩下什么？

鏈表還是原來的鏈表，頭指針 head 依然指向 0x200；

唯一剩下的就是分配了一個新節點，且這個新節點指向舊的第一個節點。

如何修改

如果要修改錯誤的代碼，我提供兩個思路，第一個就是根據上面的圖，返回新的頭指針，第二個是用二級指針。

返回新的頭指針

node_t *insert_head_2(node_t *head, int num) {node_t *node = malloc(sizeof(node_t));if(node == NULL){printf("malloc failed\n");return head;}node->data = num;node->next = head;return node; // 返回新的頭指針 }

主函數修改為：

int main(void) {int a[]={1,2,3,4,5,6};for(int i = 0; i < sizeof(a)/sizeof(a[0]); ++i){head = insert_head_2(head, a[i]); }printf_list(head);return 0; }

也就是說每次插入都要刷新頭指針。

二級指針

再看第二個方法。

咱們深挖一下這張圖，我們的目的不是修改 head 的值，因為他只是頭指針的一份拷貝，無論怎么修改，都無法修改函數外面的那個頭指針。

那怎么辦？我們可以傳進來頭指針的地址，跑得了和尚跑不了廟，既然拿到了你的內存地址，還怕修改不了你的值？這就是 C 語言的威力，給我一根指針，我能戳動地球！

代碼可以這樣寫：

int insert_head_3(node_t **head, int num) {node_t *node = malloc(sizeof(node_t));if(node == NULL){printf("malloc failed\n");return -1;}node->data = num;node->next = *head;*head = node; // 修改頭指針的值return 0;}

主函數修改為

int main(void) {int a[]={1,2,3,4,5,6};for(int i = 0; i < sizeof(a)/sizeof(a[0]); ++i){insert_head_3(&head, a[i]);}printf_list(head);return 0; }

再用圖解釋一下：

假設頭指針 head 的地址是 0x800

傳參完成后（下圖中的黃色部分），分配新節點的內存，在堆上分配（假設地址是 0x300），用深藍色表示；然后用 num 和 *head 給節點的成員賦值；

注意，*head 表示地址 0x800 中的內容，即 0x200

還有，棧上的變量 head 指向了全局變量——頭指針 head

最后一步：修改頭指針的值，*head = node;

也就是說，不是把新節點的地址 0x300 賦值給棧上的變量 head，而是賦值給 head 指向的內存。

可以看到，修改成功，頭指針確實指向了新節點。

【end】

總結

以上是生活随笔為你收集整理的不带头节点的单链表如何头插（多图易懂）的全部內容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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