为结构化指针分配内存

Question

最近正在处理这个练习：

计算数组中每个元素的大小。创建一个函数my_count_on_it，接收一个字符串数组作为参数，返回一个数组，每个字符串的长度。

结构：

typedef struct s_string_array {
    int size;
    char **array;
} string_array;

typedef struct s_integer_array {
    int size;
    int *array;
} integer_array;

所以正确的答案是：

#include <string.h>

integer_array *my_count_on_it(string_array *a) {
    integer_array *ptr;

    ptr = (integer_array *)malloc(sizeof(integer_array));
    ptr->size = a->size;
    ptr->array = (int*)malloc(ptr->size * sizeof(int));

    for (int i = 0; i < a->size; i++) {
        ptr->array[i] = strlen(a->array[I]);
    }

    return ptr;
}

我知道指针存储了某个变量的地址，但我不明白为什么在这种情况下我不能创建integer_array 的变量类型并用它来执行所有操作（在循环中），只有这样将其地址存储在integer_array * ptr？还有一个问题，如果是这样，为什么我们要创建指针sizeof(integer_array)？

例如：

int variable = 5;
int *ptr = &variable;

在这个简单的例子中，我分别创建变量和指针并存储地址。第一个代码中令人困惑的地方是，在我看来，我们只创建了一个指针，它并没有指向某个地址。

Answer 1

为什么在这种情况下我不能创建integer_array 的变量类型并使用它执行所有操作（在循环中），然后才将其地址存储在integer_array * ptr 中？

那将是无效的。如果你创建一个局部变量，像这样：

integer_array* my_count_on_it(string_array* a) {
    integer_array local_arr;

    // ...

    return &local_arr;
}

那么你不能返回一个指向它的指针，因为这个变量只有在定义的函数返回之前才有效。它在函数的栈上，当函数返回时，函数的栈就失效了。因此，返回 &local_arr 之类的内容是错误的，因为它指的是从函数返回后不应使用的一些内存（这也是未定义的行为）。正确的做法是使用malloc()，它在堆上分配内存，可以在程序的其他任何地方使用，并且不会自动释放（你必须手动使用free()）。

如果是这样，为什么我们要创建一个指针 sizeof(integer_array)？

这仅仅是因为您想为刚才用typedef 定义的结构integer_array 分配足够的空间。这不是指针本身的大小，而是指针指向的内存块的大小。

第一个代码中令人困惑的地方是，在我看来，我们只创建了一个指针，它并没有指向某个地址。

最初，当声明时，指针没有指向有效的东西。然后，在你这样做之后：

ptr = malloc(sizeof(integer_array));

指针现在指向堆中的某个有效地址。在该地址处，malloc() 保留了足够的空间来保存 integer_array 结构大小的变量。

=== Before malloc(): =========================

ptr = ????? -------> INVALID

=== After malloc(): ==========================

                      Memory
                      |   ...         | ...
ptr = 0x120 ------->  +---------------+ 0x120
                      | space for     | 
                      | integer_array |
                      +---------------+ 0x128
                      |   ...         | ...

---

还有一点：强制转换malloc() 的返回值是不必要且错误的，see here 解释一下。