为啥 malloc 返回一个指针？指针有啥用？

Posted 2023-02-14

【中文标题】为啥 malloc 返回一个指针？指针有啥用？

【英文标题】：Why malloc returns a pointer? What is the usefulness of pointers?为什么 malloc 返回一个指针？指针有什么用？

【发布时间】：2022-01-02 16:22:49

【问题描述】：

我很难理解指针的用处。我已经阅读了类似问题的答案，但它们似乎并没有让我明白。

假设我们想要动态分配一些空间来使用变量，我们会做这样的事情：int *i = malloc(sizeof(int))。我不明白为什么 C 的创建者觉得需要一个指针来完成这项工作。为什么他们没有 malloc 返回 (void) 类型的内存（如果这通常不可能，请纠正我）而不是 (void*) 指针指向该内存。其语法类似于int i = malloc(sizeof(int))。

我知道这个问题可能很抽象，因为我没有解释我的大脑所需要的所有知识。如果我说的东西没有意义，请随时告诉我，以便我详细说明。提前谢谢！

【问题讨论】：

您不需要为示例中的单个变量使用 malloc，定义 int i; 就可以了，然后语法 int i = 42; 将分配一个初始化的 value 到i.

@WeatherVane 我知道在特定情况下我有这个选项，但这并不能解释为什么在动态分配内存时需要在 C 中使用指针。

对于可变长度数组（如果支持），它们不是必需的。您可以定义int len = 42; int i[len]; 来动态定义一个数组（并且您不必清理），但它的范围会受到限制。

@WeatherVane 你能告诉我在哪里可以阅读哪些是必要的案例吗？

指针的一个用处是，您可以通过指针传递信息，而不是信息本身。就像你写在纸上的家庭住址不是房子本身，而是它的位置。如果有大量数据，将其传递给您，则不需要复制该数据所需的资源开销：您只需要传递有关数据位置的信息（指针）。它还解决了当数据被修改时，它只存在于一个地方，您不必跟踪（和更新）所做的副本的问题。

【参考方案1】：

malloc 不知道内存分配给什么。 以向量的内存分配为例。 类似的东西

ptr = malloc(70 * sizeof(int));

你可以在那里写一些整数，然后读取相同的向量作为一个字符串。

指针的一个重要用途是通过间接进行高效编程。运行

#include <stdio.h>

int main()

    int ref = 99;
    int *a=&ref;
    int *b=a;
    printf("a:%d b:%d ref:%d\n", *a,*b,ref);
    *a = 100;
    printf("a:%d b:%d ref:%d\n", *a,*b,ref);
    return 0;

看看会发生什么。 在大型向量处理应用程序中，一次更改更多值会带来性能提升。

【讨论】：

我们可以选择像字符一样读取int 变量，即使我们动态分配它。假设我们初始化int a = malloc(sizeof(int))，在这种情况下，分配不会以我们可以读取a的方式限制我们。

在这种情况下分配的内存没有被使用。

你不应该转换malloc的结果：***.com/questions/605845

正如目前所写，您的答案尚不清楚。请edit 添加其他详细信息，以帮助其他人了解这如何解决所提出的问题。你可以找到更多关于如何写好答案的信息in the help center。

我想证明它可以用作整数。我编辑了答案以使其清楚。

【参考方案2】：

C 没有其他方法可以区分值类型（存储在内存单元中）和引用类型（存储对值的引用）。 一旦你考虑结构或数组，它就会变得更加明显，即你不能存储到单个内存单元中的所有内容。

int *p = malloc(n*sizeof(int)); 

上面的表达式不可能翻译成您建议的语法的合理等价物；

int p = malloc(n*sizeof(int)); 

如果你废除指针语法，你只有一个选择： p 包含已分配空间的内存地址（巧合的是，它们也是整数值）。这意味着每个指针（或引用类型）变量的类型都是 int 询问您进行转换（并且仍然需要引用运算符）。

【讨论】：

在数组的情况下，其名称本身就是一个指针，我理解为什么我们希望 malloc 返回一个指针。但是对于结构体，我们仍然可以说struct student ; struct student p = malloc(sizeof(struct student));。在这种情况下我找不到问题。

@BillTheKid 说数组名称是指针是不正确的：它不是。但在某些情况下使用名称 decays 指向数组第一个元素的指针。

int i 是值类型，int* i 是指针。 student p 暗示它是一种不需要释放内存的值类型。您正在产生不一致，而除了稍微简化的语法之外什么也没得到。

@Beltway 好的，我明白了。现在说得通了！

Inconsistency 可能措辞不佳：许多高级语言默认将所有结构/对象视为引用类型，并使用您建议的语法，但与 C 不同的是，这些不需要您自己管理内存.