使用常规方法创建数组和使用malloc创建数组的区别

Question

我在学习时涉及到了函数中的C指向指针的操作。我创建了一个字符串数组，并希望通过指向指针的方式在函数foo中对其进行更改。然后我将其打印出来，只是为了看看结果。

问题在于：如果我正常地创建它：char array[] = "yeah"，那么代码无法正常运行，控制台会输出一堆奇怪的字符。但是，如果我使用malloc来创建它，则可以正常工作。我真的想理解其中的区别。

这个可以工作：

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>

void foo(char **ptr);

int main(int argc, char *argv[]) {
    char *array = malloc(sizeof("yeah"));  //I need to malloc here, or it doesn't work. Why ?
    strcpy(array, "yeah");

    printf("array before : %s \n", array);

    char *ptr = array;
    char **pt = &ptr;

    foo(&array);

    printf("array after : %s \n", array);

    free(array);
}

void foo(char **ptr) {
    char *truc = malloc(sizeof(char) * 20);  //I need to malloc here, else it doesn't work. Why ?
    strcpy(truc, "then");

    *ptr = truc;
}

但是这样做不行，控制台会显示诡异的字符：

void foo(char **ptr);

int main(int argc, char *argv[]) {
    char array[] = "yeah"; //created "normally"

    printf("array before : %s \n", array);

    char *ptr = array;
    char **pt = &ptr;

    foo(&array);

    printf("array after : %s \n", array);

    free(array);
}

void foo(char **ptr) {
    char truc = "then";

    *ptr = truc;
}

以下两者有什么不同：

char array[] = "yeah";

并且

char *array = malloc(sizeof("yeah");
strcpy(array, "yeah");

- adoprix

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这段代码存在相当多的问题，使用gcc 8.2.0编译时会出现警告。我建议使用"-Wall"编译并尝试修复警告。 - anonmess

只要你将char array[] = "yeah";更改为char* array = "yeah";，它对我来说很好用。 - Michael Bianconi

一个数组和一个指针可能有相同的值，但一个是常量值，另一个是某个内存位置上的变量。int *a; a = malloc(...) 和 int a[] = ... 之间的区别与 int x= 5 和 5 之间的区别相同。 - Lee Daniel Crocker

anonmess，是的，我不明白这些错误，作为一个菜鸟，我只在 code::blocks 上用 atom 编译，不用控制台 ^^' - adoprix

李·丹尼尔·克罗克，你知道为什么我需要在主函数中使用malloc才能让我的代码正常工作吗？ - adoprix

你的“可用”代码存在内存泄漏。函数foo使用malloc获取一个新值并覆盖了main中的array指针。旧值是之前调用malloc时获取的，现在已经无法访问。foo(&array)表示：“这是我的非const指针的地址：如果你愿意，你可以覆盖它”，而foo正是这样做的，而没有释放它。 - Kaz

Answer 1

数组的使用方式

首先需要注意的是：代码：char array[] = "yeah"; 是可行的。
注意：如果您这样做，就不需要调用 free(array) ，因为它不是指向动态分配内存的指针，也不需要动态返回到堆。它存在于栈上。请继续阅读...

但是这里的函数 foo() 存在问题。当调用 foo() 时，在一个栈帧中存在着字符串 truc（也可以声明为 char truc[] = "then";），这是程序内存的一部分，仅存在直到 foo() 返回。如果您将 array 更改为指向该栈帧内存中的内存，则当该函数返回时会发生什么？那个栈帧变得未定义，您指向的是无用的内存。

如果您想更改 array 中字符串的内容，可以确保缓冲区足够长，并且 foo() 可以通过 strcpy(array, "then") 将其复制到其中。因此，您不是更改指针本身，而只是更改了它所指向的内存。这并不是我所说的良好软件设计，但是作为示例，它可以为您提供帮助。如下所示：

void foo(char * ptr)
{
    strcpy(ptr, "then");
}

为什么不在main()中使用malloc()就无法工作呢？

当您在main()中不使用malloc()时，array代表一个数组。标识符本身不是指针，而是数组；但是，它衰减成指针，或者说像一个指针。这就是为什么您可以将其传递给foo()等函数使用。现在，如果您引用array的地址，例如&array，(char*)array，&array，&array[0]都是相同的-指向array开头的指针。在这种情况下，您的foo()实际上是向array的内存中写入内存地址。

这会做什么？嗯，技术上的答案是未定义的行为。但我猜它正在向曾经表示字符串中的4个8位字符的一块内存中写入32位整数（内存地址）。因此，现在您已经破坏了正好四个字符。如果foo()正在使用您展示的malloc()，还会引入内存泄漏。

这个有趣的部分是，您的字符串正好是四个字符，因此这不应该破坏字符串末尾的空终止符'\0'。让我猜猜，您看到了正好四个垃圾字符？

- Gutblender

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谢谢，但它并没有解释为什么当我在foo()中使用malloc而不是在main中使用时，代码仍然无法工作。有什么区别吗？我尝试了在foo中只使用一个malloc和在main中“正常”声明数组，但它仍然无法工作。无论如何，感谢您的快速回答！ - adoprix

我原本想回复评论，但是我可以提供比评论更有帮助的解释。所以我进行了更新编辑。希望这能有所帮助！ - Gutblender