C函数中双指针和单指针有什么区别

Question

我是 C 编程语言的新手，开始搞乱指针和为对象分配内存。我想制作一个简单的程序，从用户那里读取 (x) 个元素，然后使用函数简单地将它们打印出来。

这是我一开始的初始代码。代码可以正确读取用户输入，但在主函数中显示元素时输出错误并崩溃。

int main() {
    int *myArr;
    int myArrSize;
    getInputArr(&myArrSize, &myArr);

    for (int i = 0; i < myArrSize; i++) {
        printf("Element No.%i: %i\n", i, myArr[i]);
    }

    free(myArr);
    return 0;
}

void getInputArr(int *arrSize, int *arr) {
    printf("Please Enter Length of Array: \n");
    scanf("%i", arrSize);

    arr = (int *) malloc(*arrSize * sizeof(int));

    printf("Enter %i Numbers!\n", *arrSize);
    for (int i = 0; i < *arrSize; i++) {
        scanf("%i", &arr[i]);
    }
}

在搞砸之后，我终于用双指针让它工作了，但我不确定它是如何工作的，有人能解释一下为什么下面的代码会按预期运行吗？

int main() {
    int *myArr;
    int myArrSize;
    getInputArr(&myArrSize, &myArr);

    for (int i = 0; i < myArrSize; i++) {
        printf("Element No.%i: %i\n", i, myArr[i]);
    }

    free(myArr);
    return 0;
}

void getInputArr(int *arrSize, int **myArr) {
    printf("Please Enter Length of Array: \n");
    scanf("%i", arrSize);

    *myArr = (int *) malloc(*arrSize * sizeof(int));

    printf("Enter %i Numbers!\n", *arrSize);
    for (int i = 0; i < *arrSize; i++) {
        scanf("%i", &((*myArr)[i]));
    }
}

Answer 1

您的实现中有几件令人惊讶的事情，但最终它们都是有意义的，而且确实必须存在它们才能使此实现工作。

1. 您最终希望main 中的int *myArr 模拟int 的数组，但在getInputArr 中您使用“双指针”int **myArr 引用它。但这是有道理的，因为任何时候你想从一个像这样“通过引用”的函数中返回一些东西，你需要使用一个指针——一个额外的指针。要通过引用返回 int，您可以使用 int *。但是要通过引用返回int *，您需要int **。您（正确地）在main 中调用getInputArr(&myArrSize, &myArr) 的事实表明getInputArr 的第二个参数将是int **。
2. 在 getInputArr 中，当您调用 scanf 时，您确实没有在您传递给 scanf 的参数旁边有一个 &，以便 %d 读入。这是非常不寻常的，但在这种情况下它是绝对正确的，因为arrSize 已经是一个指针。
3. 然后你有*myArr = (int *) malloc(*arrSize * sizeof(int))。这是我在您的初始（非工作）实现中发现的第一件事，这是完全错误的。在getInputArr 中，myArr 是指向要设置的指针的指针。所以*myArr是你要设置的指针。
4. 最后，您可以拨打电话scanf("%i", &((*myArr)[i]));。这看起来很丑陋，并且可能有更简单的方法来编写它，但它是正确的。让我们分解一下。同样，myArr 是指向您要使用的指针的指针。所以*myArr 是您要使用的指针。所以(*myArr)[i] 是您要使用的模拟数组（由指针指向）的一个元素。您需要明确的括号，因为如果您写了*myArr[i]，这将意味着“获取myArr 指向的第i' 个元素，将其解释为指针，然后获取内容。”但是你想要（并且，用括号，你有）是“获取myArr，将其解释为一个指针，获取它指向的东西，即*myArr，然后解释那个 作为指针，最后取它（第二个指针）指向的i'th 元素。"

Answer 2

您有多个级别的指针让您感到困惑。但是，如果您正在处理的动态分配的数组存在于结构中怎么办？然后我们只需要处理该结构上的指针传递（“引用”）语义。

考虑以下内容。请参阅 cmets 以获得解释。

/* Basic stuff. */    
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>

/* Here's our struct. 
 * It contains the size of the array,
 * and the pointer to the memory allocated for the array.
 */
typedef struct dyn_int_array {
    size_t size;
    int * array;
} dyn_int_array_t; 

/* Forward declarations for a function which creates and 
 * returns our dynamic_int_array struct.
 */
dyn_int_array_t * create_dyn_int_array();
/* ... and here's where you see that we don't want to 
 * pass the struct by value, but rather effectively by 
 * reference by passing a pointer to it. 
 */
void scan_into_dyn_int_array(dyn_int_array_t * da);

int main(void) {
    dyn_int_array_t * da = create_dyn_int_array();
    /* I never bothered to free up the allocated memory,
     * because it's not really critical for demonstration here.
     */
}

这些函数的实现如下，但对这个演示并不重要，因为您希望看到指针的引用传递使用，而不必直接担心或得到被两级指针间接混淆了。

dyn_int_array_t * create_dyn_int_array() {
    dyn_int_array_t * result = malloc(sizeof(dyn_int_array_t));

    fprintf(stdout, "Input an array size: ");
    fscanf(stdin, "%zd", &(result->size));
    
    result->array = malloc(sizeof(int) * result->size);
    
    /* Because "da" is already a pointer to dye_int_array_t
     * there's no need to get its address.
     */
    scan_into_dyn_int_array(result);
    
    return result;  
}

void scan_into_dyn_int_array(dyn_int_array_t * da) {
    for (int i = 0; i < da->size; i++) {
        /* We do have to pass the address of the current 
         * element of the array to fscanf.
         */
        fscanf(stdin, "%d", &(da->array[i]));
    }
}