當寫一個返回指針的 function 時，為什么要分配 memory 給我要返回的指針？

Question

當談到 memory 分配和指針時，我有點弱。 所以，我想了解為什么我必須將 memory 分配給函數中的指針，如下所示：

char *cstring(char c, int n)
{
int i = 0;
char * res;
res = malloc ((n+1)*sizeof(char));
while (i<n)
{
    res[i]=c;
    i++;
}
res[i] ='\0';
return res;
}

為什么以下無效？

char *cstring(char c, int n)
{
int i = 0;
char * res;
while (i<n)
{
    res[i]=c;
    i++;
}
res[i] ='\0';
return res;
}

我知道我應該（通常）將 memory 分配給指針，以便它們定義 memory。 但是，我想主要了解它與堆棧和堆內存的概念有什么關系！ 提前致謝！

Answer 1

指針需要指向有效的 memory 位置，然后才能取消引用。

在您的第一個示例中， res指向分配的 memory 塊，隨后可以對其進行寫入和讀取。

在您的第二個示例中，當您嘗試取消引用res時，它保持未初始化。 這會導致未定義的行為。 在這種情況下，最可能的結果是，它包含的任何垃圾值都不是有效的 memory 地址，因此當您嘗試取消引用該無效地址時，您的程序將崩潰。

Answer 2

您的代碼的第二個版本聲明了一個指針，但沒有將其初始化為指向一個有效的 memory 地址。

然后，代碼在循環期間取消引用該指針。 因此，在這種情況下，您的代碼將訪問未初始化的 memory。 請記住，數組索引只是解除引用的語法糖——因此您的代碼訪問 memory 是不應該的。

---

您的代碼的第一個版本將指針初始化為實際指向某物，因此當您在循環期間取消引用它時，它可以工作。

當然，無論哪種情況，您都從 function 返回指針——它只是在第一個版本中指向有效的東西，而在第二個版本中它指向任何地方。

---

這里的道德是始終初始化您的變量。 不這樣做可能會導致代碼中出現未定義的行為（即使它有時似乎可以工作）。 這里的一般建議是始終使用至少一些編譯標志來編譯您的代碼。 例如在gcc / clang中，考慮-Wall -Werror -Wextra 。 此類選項通常適用於未初始化變量的簡單情況。

此外， valgrind是 memory 分析的出色工具。 它可以在運行時輕松檢測未初始化的 memory 的使用，以及 memory 泄漏。

Answer 3

如果你聲明一個這樣的變量，

int A = 5;

那么這意味着變量將在堆棧上。 當函數被調用時，它們的局部變量被壓入堆棧。 主要的 function 也是一個例子。 因此，您不必手動分配 memory，您的編譯器將在后台為您執行此操作，然后再調用您的主 function。 這也意味着如果您在執行 function 期間檢查堆棧，您可以看到值 5。

有了這個，

int  A = 5;
int *PtrToA = &A;

指針將再次在堆棧上。 但是這一次，堆棧上的值只是顯示了我們想要的實際 integer 值的 memory 地址。 它指向保存值 5 的 memory 塊的地址。由於此處 A 保存在堆棧中，因此指針將顯示堆棧上的 memory 地址。 就像您問題中的情況一樣，您可以動態分配 memory 。 但是您必須在閱讀之前對其進行初始化。 因為當您請求分配 memory 時，您的操作系統會在程序堆中搜索有效的 memory 字段並為您保留該字段。 比它還給你它的地址並給你讀寫權限，所以你可以使用它。 但是其中的值不會包含您想要的。 當編譯器在堆棧上分配時，初始值將再次取消設置。 如果你這樣做，

char *res;
res[1] = 3;

變量 res 將在堆棧上，它將包含一些隨機值。 所以訪問它就是這樣，

(rand())[1] = 3;

您可能會收到訪問沖突錯誤，因為您可能無權寫入該 memory 位置。

重要說明； 在您的 function 調用返回后，堆棧上的局部變量值不再有效。 所以要小心。 在 function 調用結束后不要取消引用它們。

綜上所述; 如果要使用指針，請確保它指向有效的 memory 位置。 你可以自己分配或者讓它指向另一個memory地址。

Answer 4

很簡單：因為您沒有為您寫入的數據分配任何 memory。 在您的示例中，您定義了指針，您沒有對其進行初始化，因此它將引用 memory 中的隨機（或者更確切地說不可能預測）位置，然后您嘗試寫入此隨機 memory 位置。

您在 5 行示例中有 2 個未定義的行為。 你的指針沒有初始化，並且你沒有分配任何有效的 memory 這個指針來引用。

編輯：

有效的

char *cstring(char c, int n)
{
    char * res;
    res = malloc ((n+1)*sizeof(char));

char *cstring(char c, int n)
{
    char * res;
    static char buff[somesize];
    res = buff;

char buff[somesize];
char *cstring(char c, int n)
{
    char * res;
    res = buff;

無效的

char *cstring(char c, int n)
{
    char * res;
    char buff[somesize];
    res = buff;