在函数内部创建动态内存

Question

我希望您能告诉我这段代码为什么无法运行（从内存角度讲），以下是代码内容：

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

int* fun(int*);
int main()
{
  int a=5;
  int* ptr;
  //  ptr=(int*)malloc(sizeof(int));
  fun(ptr);
  a=*ptr;

  printf("\n the val of a is:%d",a);
  return 0;
}

void fun(int* ptr)
{

  ptr = (int*)malloc(sizeof(int));
  *ptr = 115;


}

为什么这不能工作？我认为堆（更重要的是地址）对栈中所有函数变量都是共用的。

此外，如果我在函数fun内注释掉内存分配并取消在main函数中的注释，则会发生什么问题。它可以正常工作。

- tomkaith13

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顺便说一句，对于一个清晰明确的问题，点赞+1。 - DevSolar

+1 这是一个非常常见的错误，我记得很久以前我也犯过同样的错误（在遥远的星系中 ;)）。 - Andreas Brinck

Answer 1

在C语言中，所有内容都是按值传递。

你传递给函数的是在main()中指针的副本。

这意味着指向分配的内存的副本指向115。

main()中的ptr仍然指向未定义的位置，因为它从未被赋值。

尝试传递指向指针的指针，这样在fun()中你可以访问指针本身：

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

int* fun(int**); // <<-- CHANGE
int main()
{
    int a=5;
    int* ptr;
    //  ptr=(int*)malloc(sizeof(int));
    fun(&ptr); // <<-- CHANGE
    a=*ptr;

    printf("\n the val of a is:%d",a);
    return 0;
}

int* fun(int** another_ptr) // <<-- CHANGE
{

    *another_ptr = (int*)malloc(sizeof(int)); // <<-- CHANGE
    **another_ptr = 115; // <<-- CHANGE
    return *another_ptr;
}

另一种选择是让fun()实际返回更新后的指针（如宣传所述），并将其分配给ptr：

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

int* fun(int*);
int main()
{
    int a=5;
    int* ptr;
    //  ptr=(int*)malloc(sizeof(int));
    ptr = fun(ptr); // <<-- CHANGE
    a=*ptr;

    printf("\n the val of a is:%d",a);
    return 0;
}

int* fun(int* another_ptr)
{
    another_ptr = (int*)malloc(sizeof(int));
    *another_ptr = 115;
    return another_ptr; // <<-- CHANGE
}

编辑：我已经重命名了在fun()中的变量，以使其清楚地与您在main()中使用的变量不同。 在这里，相同的名称并不意味着任何东西。

- DevSolar

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@Devsolar：如果malloc在fun()内部，那么它将是按值传递。但是，如果malloc在main()中进行，则仍将是按值传递。您能告诉我为什么一个会起作用而另一个不会吗？ - tomkaith13

一切都是传值！再读一遍第一行。 - Alex Budovski

在你的代码中：假设你在main()函数中初始化ptr为0x12345678或其他值。你被注释掉的那行调用了malloc()并将其返回值赋给了ptr，使它指向由malloc()分配的内存位置。相反，你的fun()函数收到了ptr的副本（指向0x12345678），调用malloc()，将其返回值赋给ptr的副本，然后返回。（错误地没有返回如广告所述的int*）函数返回后，你再次使用的是真实的 ptr - 它仍然指向0x12345678... - DevSolar

@DevSolar：哇，我完全忘记了return语句。对此感到抱歉...非常感谢你。我一直在努力找到不使用双指针的答案。 - tomkaith13

@DevSolar 是否需要 int* fun(int* another_ptr) 这样的函数声明？因为它只是一个副本。 我们可以使用 int* fun(void) 并返回 (int*)malloc(sizeof(int)); 对吗？ - undefined

@AlphaGoku 在问题的原始片段中使用了fun(int* ptr)（并将其赋值给ptr），所以我在我的答案中保留了这一点。 - undefined

Answer 2

fun()函数的参数是你传递给fun()的变量的一个副本。因此，当你执行以下操作时：

ptr = (int*)malloc(sizeof(int)); 
*ptr = 115;

你只需要更改那份副本。你应该更改函数签名：

int* fun(int** ptr) 
{ 
     *ptr = (int*)malloc(sizeof(int)); 
     **ptr = 115; 
} 

并相应更改你的调用方式。

- sharptooth

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@sharptooth：如果malloc在fun()内部，那么它将是按值传递。但是，如果malloc在main()中进行，则仍将按值传递。您能告诉我为什么一个会起作用而另一个不会吗？ - tomkaith13

因为在第一个情况下，您将指针初始化为指向正确的内存，然后复制该指针，并将副本指向的内容设置为115。而在另一个情况下，您复制未初始化的指针，将副本初始化为指向正确的内存，然后将副本指向的内容设置为115。第二种情况的区别是原始指针仍未初始化。 - Anon.

Answer 3

你对这里的几件事情感到困惑，但编写该函数的一种简单方法是：

您在这里有几个疑问，但编写此功能的一种简单方法是：

int * fun()
{
  int * ptr = (int*)malloc(sizeof(int));
  * ptr = 115;
  return ptr;
}

现在你需要负责释放内存，所以在main()函数中：

int * ip = fun();
printf( "%d", * ip );
free( ip );

另一种方法是将指向指针的指针（指向指针的指针）的地址传递给函数：

void fun( int ** pp )
{
  * pp = (int*)malloc(sizeof(int));
  ** pp = 115;
}

那么你在 main() 中的代码看起来应该是这样的：

int * ip;
fun( & ip );
printf( "%d", * ip );
free( ip );

我认为你可以看出第一个函数更容易使用。

- anon

Answer 4

如果你想改变指针的地址，你需要在主函数中传递指针的地址：

fun(&ptr);

（当然要适当地更改fun）

目前，它正在更改函数内部的局部变量ptr，而这种更改显然不会神奇地出现在其他任何地方。

- Anon.

Answer 5

你正在将 ptr 通过值传递给 fun。 fun 将接收到一个副本并进行修改。你需要将 ptr 作为 int** 传递。

void fun(int** ptr)
{
   *ptr = (int*)malloc(sizeof(int));
   **ptr = 115;
}

并使用以下方式调用：

fun(&ptr);

我还从fun中删除了返回值，因为它没有被使用。

- Andreas Brinck

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@Andreas：如果malloc在fun()内部，那么它将是按值传递。但是，如果malloc在main()中进行，则仍将按值传递。您能告诉我为什么一个会起作用而另一个不会吗？ - tomkaith13

Answer 6

请记住，如果您想让一个函数修改参数的值，您必须传递该参数的指针。这也适用于指针值；如果您想让一个函数修改指针值（而不是指针所指向的内容），您必须传递该指针的指针：

void fun (int **ptr)
{
  /**
   * Do not cast the result of malloc() unless you are 
   * working with a *very* old compiler (pre-C89).  
   * Doing so will supress a valuable warning if you 
   * forget to include stdlib.h or otherwise don't have 
   * a prototype for malloc in scope.
   *
   * Also, use the sizeof operator on the item you're
   * allocating, rather than a type expression; if you
   * change the base type of ptr (say from int to long),
   * then you don't have to change all the corresponding
   * malloc() calls as well.
   *
   * type of   ptr = int **
   * type of  *ptr = int *
   * type of **ptr = int
   */  
  *ptr = malloc(sizeof **ptr);
  *ptr = 115;
}

int main(void)
{
  int *p;
  fun(&p);
  printf("Integer value stored at %p is %d\n", (void *) p, *p);
  return 0;
}

顺便提一下，你的示例中存在类型不匹配；你最初声明的fun返回int *，但定义返回void。

- John Bode

Answer 7

变量 int* ptr 通过值传递给函数 fun。因此，在函数内部使用 ptr = (int*)malloc(sizeof(int)); 分配的值不会反映在函数外部。所以当你在 main() 中执行 a = *ptr; 时，你正在尝试使用未初始化的指针。如果你想要反映在函数外部对 ptr 所做的更改，则需要将 fun 的签名更改为 fun(int** ptr) 并执行 *ptr = (int*)malloc(sizeof(int));。

- Naveen