在 C++ 中获取垃圾值的指针数组

Question

我正在尝试在 C++ 中创建一个指向 2D (5 X 12) 数组的指针数组。 ptr 数组有 5 个元素。每个元素都应保存二维数组相应行的第一个元素的地址。所以第一个元素应该指向第一行的第一个元素，第二个元素应该指向第二行的第一个元素，依此类推。 我的指针数组的第 5 个元素似乎指向一个垃圾值。

代码和输出如下所示。谁能告诉我为什么？

#include <iostream>
#include <cstdlib>
#include <iomanip>
using namespace std;
int main( )
{
   int rainMatrix[5][12] = {{0}}; //declare and initialize rain matrix
   int *matrix_ptr[5] = {NULL};//declare and initialize array of pointers
   int **matrix_ptr_ptr = matrix_ptr;

   for (int i = 0; i < 5; ++i)
      matrix_ptr[i] = &rainMatrix[i][0];

   rainGen(matrix_ptr_ptr, 5, 12); //generate a random matrix

   //display the matrix
   for (int i = 0; i < 5; ++i) {
      for (int j = 0; j < 12; ++j) {
         cout << setw(2) << rainMatrix[i][j] << " ";
      }
      cout << endl;
   }

   for (int i = 0; i < 5; ++i)
      cout << setw(2) << *matrix_ptr[i] << "  " << rainMatrix[i][0] << endl;

   return 0;
}

void rainGen (int **pptr, int row, int col)
{
   unsigned int seed = 43;
   unsigned int rv;

   srand(seed);

   for (int i = 0; i < row; ++i) {  
        for (int j = 0; j < col; ++j) {
            rv = rand() % 100;
            **pptr = rv;
            *pptr += 1;
        }
        pptr++; 
    }
}

输出

11  1
88  11
28  88
25  28
1477892712  25

Answer 1

您在最里面的循环中操作了错误的指针。仔细考虑指针算法：

• pptr本质上指向matrix_ptr[0]；
• 在第一次迭代中，双重间接意味着**pptr会设置你想要的，然后
• *pptr += 1 将修改 matrix_ptr[0] 的内容，这意味着 它不再指向矩阵的开头。

随后通过循环使情况急剧恶化。

修改pptr 不会有任何帮助，因为它实际上指向了错误的东西：它指向matrix_ptr，所以增加它仅仅一次会从matrix_ptr[0] 移动它的地址，这指向rainMatrix[0][0]，指向matrix_ptr[1]，指向rainMatrix[1][0]。那是矩阵的下一个条目的错误地址，即rainMatrix[0][1]。实质上，您已移至下一行，而不是下一列。

试试这个最里面的循环：

for (int i = 0; i < row; ++i)
    {   
        auto qptr = *pptr;
        for (int j = 0; j < col; ++j)
        {
            rv = rand() % 100;
            *qptr = rv;
            qptr += 1;
        }
        pptr++;

    }
}

在这种情况下，qptr 被赋予矩阵中第一个条目的地址。 *qptr = rv 设置值。 qptr += 1 增加了qptr 的位置，同时单独留下*pptr - 并且，通过扩展，它单独留下matrix_ptr[0]。

Answer 2

John Perry 正确地发现了问题，但您有多种选择来处理它。你错误地递增*pptr += 1 除了使用auto，你可以简单地用j 的偏移量索引指针，例如

*(*pptr + j) = rv;

或

(*pptr)[j] = rv;

两者都可以。把它放在你的 rainGen 函数中，你可以这样做：

void rainGen (int **pptr, int row, int col)
{
    unsigned int seed = 43;
    unsigned int rv;
    srand(seed);

    for (int i = 0; i < row; ++i) {
        for (int j = 0; j < col; ++j) {
            rv = rand() % 100;
            // *(*pptr + j) = rv;   /* or */
            (*pptr)[j] = rv;
        }
        pptr++;
    }
}

(注意： seed 和 srand(seed) 应该移动到 main() 如果有可能会多次调用 rainGen -- srand 应该只调用一次）

使用/输出示例

两者都会产生所需的输出：

$ ./bin/raingen
72 71 65 94  0 13 49 17 36 49 67 51
87 68 45 15 91 72 16 80 77 35  9 81
11 88 73 59 24 22 37 48 45 54 94 45
19 44 62 56 45 81 59 32 49  4 99 92
28 16 24  5  3 34 38 14 22 12 26 98
72  72
87  87
11  11
19  19
28  28

Answer 3

您正在修改 rainGen 函数中的指针数组 matrix_ptr 中的指针，以便所有指针都指向末尾，进一步访问“随机”内存位置，这是 未定义的行为。 valgrind 等工具可以发现此类错误。