在 C++ 中为空 ptr-to-ptr 赋值答案

【问题标题】：Assigning a value to a null ptr-to-ptr in C++在 C++ 中为空 ptr-to-ptr 赋值
【发布时间】：2018-01-10 03:04:41
【问题描述】：

我正在尝试编写一个函数来接收指针并使其指向一个新对象。为了做到这一点，我使用了一个ptr-to-ptr。这是我的函数的样子：

void modifyPtr(int ** ptrToPtr)
{
    *ptrToPtr = new int(42);
    return;
}

即使 ptrToPtr 为 nullptr，我也希望我的函数能够正常工作：

int ** ptrToPtr = nullptr;
modifyPtr(ptrToPtr);

我对该函数的第一个实现是不安全的，因为它会取消引用 nullptr。于是我想到了以下几点：

void modifyPtr(int ** ptrToPtr)
{
    ptrToPtr = &(new int(42));
    return;
}

但是不允许取new操作符返回的指针地址，编译时会报如下错误：

error: lvalue required as unary '&' operand

所以我想到了最后一个选择：

void modifyPtr(int ** ptrToPtr)
{
    int * temp = new int(42);
    ptrToPtr = &temp;
    return;
}

但这会在运行时产生分段错误，这是我预料到的，因为一旦临时指针超出范围，它就会被删除，从而导致内存泄漏。

有没有办法让我的函数与 nullptr 一起工作？

【问题讨论】：

试试new int*(new int(42))。当您执行 &(new int(42)) 时，您正在尝试获取指向文字的指针
您应该学习智能指针 (std::unique_ptr/std::shared_ptr)。您已经得到解决方案here 以通过引用传递。
感谢@O'Neil 的建议！我发布了这个问题，因为我有兴趣学习替代我的另一个问题中提供的问题。感谢您的回答@pepperjack，它完美无缺！
引用完全出于这个原因而存在。双指针太C了。

标签： c++ pointers new-operator

【解决方案1】：

为了使修改指向对象的函数与空指针一起工作，我假设您要创建一个新对象。这是一个坏主意：当输入为非空时，它不会创建新的指针对象。用不同的输入做一些完全不同的事情是一个糟糕的设计，很容易让代码的读者感到困惑。

相反，我建议您不要尝试使用空指针输入使函数“工作”，而是要求传递指针的地址，而不是空）。这可以在编译时通过使用引用参数而不是指向指针的指针来强制执行，以防止调用者犯错误：

void modifyPtr(int*& ptr)
{
    ptr = new int(42);
}
// Usage
int* ptr;
modifyPtr(ptr);     // OK
modifyPtr(nullptr); // does not compile; as was intended

或者，也许您打算始终像在损坏的示例中那样创建一个新指针，在这种情况下，参数完全没有意义。你可以简单地返回一个指针：

int* createObject()
{
    return new int(42);
}
// Usage
int* ptr = createObject();

忽略我建议的改进设计，您可以让函数创建一个新指针并返回它的地址。使用自动存储根本不可能。您可以改用动态存储。但即便如此，您也必须通过引用将指针传递给指针才能实际修改它：

void modifyPtr(int**& ptrToPtr)
{
    if(!ptrToPtr)
        ptrToPtr = new int*;
    *ptrToPtr = new int(42);
}

但是，您必须记住，由于是动态分配的，指向指针的指针和指向对象的指针都必须手动删除。这种设计与我之前建议的相比没有任何优势。

但这会在运行时产生分段错误，这是我预料到的，因为一旦临时指针超出范围，它就会被删除，从而导致内存泄漏。

内存确实泄漏了，但是内存泄漏并不会导致分段错误。您建议的函数仅修改指向指针的指针的本地副本，因此传递给函数的任何变量都将保持不变。如果该值确实为 null，则随后对指针的取消引用将具有未定义的行为。如果幸运的话，会导致分段错误。

最后，在容器外部分配动态内存通常是个坏主意。您应该改用智能指针。我实际推荐的最终版本是：

std::unique_ptr<int> createObject()
{
    return new int(42);
}

当然，这个特殊的例子非常简单，一开始就为它编写一个函数是没有意义的。

【讨论】：

【解决方案2】：

在您的示例中，您将 int ** ptrToPtr 按值传递给您的 modifyPtr() 函数。这意味着您不能修改值本身，因为它实际上是提供给堆栈上函数的值的副本。

执行此操作的正确方法（即替代 cmets 中提供的其他方法）是：

int* ptr = nullptr;
modifyPtr(&ptr);

传递int* 的地址（即指向指针的指针）允许您对其进行修改并为其赋值。

【讨论】：

【解决方案3】：

您需要验证传递给函数的实际指针，然后才能取消引用它以访问指向的变量，例如：

void modifyPtr(int ** ptrToPtr)
{
    if (ptrToPtr)
        *ptrToPtr = new int(42);
}

int** ptr = nullptr;
modifyPtr(ptr); // <- ptr will not be dereferenced!

int* ptr = nullptr;
modifyPtr(&ptr); // <- OK
...
delete ptr; // <- don't forget this!

根据函数的性质，它可能需要也可能不需要在将指针更改为指向新内存之前释放指向的内存，例如：

void initPtr(int ** ptrToPtr)
{
    if (ptrToPtr)
        *ptrToPtr = new int(42);
}

void modifyPtr(int ** ptrToPtr)
{
    if (ptrToPtr)
    {
        delete *ptrToPtr;
        *ptrToPtr = new int(45);
    }   
}

int* ptr;
initPtr(&ptr);
...
modifyPtr(&ptr);
...
delete ptr;

所以要注意这一点。

【讨论】：