使用指针和指向指针的指针分配内存

Question

我有一个叫做节点的结构：

typedef struct node
{
     int x;
     struct node *next;
}node;

我有两个函数 change1() 和 change2() 为节点分配内存。 change1() 采用 指向节点的指针，而 change2() 采用 指向指针的指针 作为参数。

void change1(node ** n)
{
    *n = malloc(sizeof(node));
}
void change2(node * n)
{
    n = malloc(sizeof(node));
}

如果我调用 change2(&n) 然后尝试为 x 分配一个值（在从函数调用返回到 change2 后在 main 中 ) 并打印出来，我得到 4 作为输出，但是如果我调用 change1(n) 并做同样的事情，我会得到一个 segmentation 错误。

void main()
{
    node * n1,*n2 ;

    change1(&n1); // Pretty much OK
    change2(n2);  // Leads to segmentation fault on printing

    n1->x = 4;  
    n2->x = 4;

    printf("%d ",n1->x);
    printf("%d ",n2->x); // gives SEGMENTATION fault

}

谁能解释在内存分配方面发生了什么以及为什么我作为 n2 发送的指针在返回 main() 后无法反映更改。谢谢！

Answer 1

暂时忽略 n1 和 n2 是指针的事实。只需将它们视为任何其他变量即可。

C只有“按值调用”，这意味着当你调用一个函数时，参数的值被复制，这些副本被发送给函数。如果您以变量作为参数调用函数，则会复制并发送其值。这意味着被调用的函数不能改变变量的内容。

在 n1 中，您可以使用“address-of”运算符 (&) 来获取并发送指向变量的指针。该函数可以使用该指针来更改 n1。

使用 n2，您只需发送变量的值，因此函数无法更改变量。 n2 将保留其旧值，即该内存位置中发生的任何垃圾。

稍后在程序中，您可以按照 n1 和 n2 中的指针指向它们所指向的任何内容。由于 n2 包含垃圾，您会得到 C 标准所称的“未定义行为”，在这种情况下您的程序崩溃了。

Answer 2

当您调用change2 时，它会用malloc 的返回值覆盖传递的n 的值，然后立即忘记它。这不起作用，因为 main() 中的 n2 的值将保持未定义。

如果您不想使用指向指针的指针，则必须使用其他机制来返回值，例如

node * change2()
{
   return malloc(sizeof(node));
}

...

n2 = change2();

Answer 3

在第二个函数中，n 是一个pointer to a node。因此，第二个函数只能修改节点的成员，例如

void change2( node *n )
{
     n->x = 4;
     n->next = NULL;
}

但是，这假定main 已提供内存来存储节点。所以main 必须执行以下操作之一

int main( void )
{
    node n2;                    // allocate n2 on the stack
    change2( &n2 );             // pass the address of the node to the change2 function
    printf( "%d\n", n2.x );     // use 'dot' notation to access members of struct
}

--- 或 ---

int main( void )
{
    node *n2;                   // n2 is a pointer on the stack
    n2 = malloc(sizeof(node));  // allocate memory to store the node data
    change2( n2 );              // pass the pointer, i.e. pass the address of the node to the change2 function
    printf( "%d\n", n2->x );    // use pointer notation, since n2 was declared as a pointer
}

abligh 提到的第三种选择是在函数中分配内存并将指针返回给 main。

node *create2( void )
{
    node *n2;                   // declare the pointer
    n2 = malloc(sizeof(node));  // allocate memory to store the node data
    n2->x = 4;                  // initialize the members of the node
    n2->next = NULL;
    return( n2 );               // return a pointer to the node
}

int main( void )
{
    node *n2;                   // n2 is just a pointer
    n2 = create2();             // allocate memory for and initialize a node
    printf( "%d\n", n2->x );    // use pointer notation, since n2 is as a pointer
}