动态内存分配与指向指针的指针

Question

我正在尝试理解在使用多级指针时何时需要使用malloc。例如，

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

int main() {
    typedef struct {
        char first[10];
        char last[10];
    } Person;

    Person *p;

    p = malloc(sizeof(Person));
    strcpy(p->first, "John");
    strcpy(p->last, "Doe");

    printf("First: %s Last:%s\n", p->first, p->last);

    return 0;
}

在这个第一个版本中，我使用 Person *p 并且只使用 malloc 来为类型 Person 分配空间。在第二个版本中，我将会把 Person *p 改为 Person **p。

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

int main() {
    typedef struct {
        char first[10];
        char last[10];
    } Person;

    Person **p;

    *p = malloc(sizeof(Person));
    strcpy((*p)->first, "John");
    strcpy((*p)->last, "Doe");

    printf("First: %s Last:%s\n", (*p)->first, (*p)->last);

    return 0;
}

我仍然只使用一个 malloc 即可，即使现在有另一个指针。

在这第三个版本中，我将使用 Person ***p。

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

int main() {
    typedef struct {
        char first[10];
        char last[10];
    } Person;

    Person ***p;

    *p = malloc(sizeof(void));
    **p = malloc(sizeof(Person));
    strcpy((**p)->first, "John");
    strcpy((**p)->last, "Doe");

    printf("First: %s Last:%s\n", (**p)->first, (**p)->last);

    return 0;
}

我的问题：

1）为什么在第三个版本中需要为**p分配空间，但不需要为*p分配空间？它们都是指向指针的指针？

2）另外，在第二个或第三个版本中，为什么我不需要为p分配空间？

3）在第三个版本中，为*p分配的正确大小是多少？在我的64位Mac上，sizeof(void)为1，sizeof(void*)为8，两者似乎都可以工作，但哪一个是正确的？

- Idr

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你需要在v2上分配p。你的代码是错误的。 - Amit

启用警告重新编译代码，你会发现一些问题。 - August Karlstrom

正确的是void。void是一个指针，这意味着它的大小足以包含您的64位计算机中的每个内存地址。如果您的计算机使用32位系统，则它可能会更小。此外，Amit是正确的，您的第二个版本是错误的，您需要为第一个指针（p）分配内存。如果您使用警告标志（-Wall -Wextra）编译，您将得到以下警告：warning: ‘p’ is used uninitialized in this function [-Wuninitialized] *p = malloc(sizeof(Person)); - loginn

@Idr 没错。虽然最好使用 malloc(sizeof(Person*)); 而不是 malloc(sizeof(void*));，因为你已经知道要使用的类型。这并不会改变计算机方面的任何东西，但可以使代码更清晰。 - loginn

@ldr 尝试和错误不是学习C语言的好方法，您无法确定您的代码是否正确，或者它是否已损坏但恰好此次产生了正确的输出。 - M.M

Answer 1

1. 在任何情况下，对一个未初始化的指针*p进行解除引用将引发未定义的行为。

2. 当为指针分配空间时，您通常希望使用sizeof运算符分配其所指向内容的大小的内存。这是唯一一种例外可以编写*p的情况，并且不违反第1条规则。

因此，第3个示例可能如下所示：

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

typedef struct {
        char first[10];
        char last[10];
} Person;

int main(void) {
    Person ***p;

    p = malloc(sizeof *p); 
    *p = malloc(sizeof **p);
    **p = malloc(sizeof ***p);
    strcpy((**p)->first, "John");
    strcpy((**p)->last, "Doe");

    printf("First: %s Last:%s\n", (**p)->first, (**p)->last);

    free(**p);
    free(*p);
    free(p);

    return 0;
}

- alk

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非常棒的指向指针的演示，谢谢！ - ProfNandaa

Answer 2

我只是在这里总结一下：

1）您需要为*p分配空间。如果您使用valgrind运行第二个程序，则会出现分配大小错误（1而不是8）；*p是指向指针的指针，但**p不是，它是指向结构体的指针。

2）在两种情况下都需要分配空间，并且如果您打开警告（无论如何，您都不应将其关闭），则会收到以下警告：

warning: ‘p’ is used uninitialized in this function [-Wuninitialized] *p = malloc(sizeof(Person));

3) 正确的是 void*。 void* 是一个指针，意味着它的大小足以容纳你的 64 位计算机中的每个内存地址。如果您的计算机使用的是 32 位系统，则其可能会更小。尽管使用

malloc(sizeof(Person*)); 而不是 malloc(sizeof(void*));

因为您已经知道要使用的类型，这并不会改变计算机方面的任何东西，但会使代码更清晰易懂。

- loginn