C中的字符串和指针

Question

#include <stdio.h>
#include <string.h>
#include <stdlib.h>

int main(void)
{
        char* a = malloc(5 * sizeof(char));
        a = "1";
        free(a);
}

我对上述代码有两个问题：

1. 当我像这样初始化 a 时，为什么代码会在 free(a) 中出现错误：

a = "1"

当我像这样初始化 a 时，free(a) 没有任何错误：

a[0] = '1'。

1. 当我用 a[0] = '1' 并使用打印字符串 a printf("%s", a) 为什么我得到结果

   '1'

没有用 '\0' 声明第二个索引？

Answer 1

malloc 和 free 的规则是你必须只向 free 传递一个通过调用 分配的指针malloc（或其等效项之一，如 realloc 或 calloc）。你不这样做：

char* a = malloc(5 * sizeof(char));
a = "1";
free(a);

当您调用 free 时，您传递的 a 不是由调用 malloc 分配的。 这会导致您的程序具有未定义的行为.

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你理解的问题是我怀疑你不明白 a = "1" 做了什么。

我怀疑您认为这是为了将字符串复制到您分配的内存中。它将指针 a 更改为指向不同的地址。

确实，通过分配给 a，而不是它指向的内存，您正在泄漏分配的内存。您的代码与此完全相同：

int i = 1;
i = 2;

我相信您可以看到 i 的初始化是没有意义的，因为您立即用新值覆盖了 i 的值。这正是您使用指针所做的。

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您可以使用strcpy 复制字符串。像这样：

char* a = malloc(5 * sizeof(char));
strcpy(a, "1");
free(a);

同样，你写的时候

char* a = malloc(5 * sizeof(char));
a[0] = '1';
printf("%s", a);
free(a);

您将调用分配的缓冲区的内容分配给 malloc。因此对free 的调用是正确的。

但是，当您这样做时，字符串不一定以 null 结尾。您观察到您的 printf 似乎可以工作，但这只是偶然。

a[1] 的内容定义不明确，似乎在您运行程序时，a[1] 确实包含 null。

这就是为什么您通常使用像 strcpy 这样的字符串函数来执行复制并确保空终止。您当然需要注意不要超出缓冲区。

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最后，根据定义，sizeof(char) == 1 所以你可以这样写 malloc：

char* a = malloc(5);

Answer 2

a = "1"; 正在将只读内存分配给a。 a 现在指向一个完全不同的内存位置。 malloc 之前的返回值现在丢失了，因此您将无法释放内存。

这是一场灾难，因为不包括内存泄漏，您在尝试 free 的新值 a 时会有未定义的行为。 轰隆隆。此外，如果您尝试修改a 的内容，那么这也是未定义的行为。 轰隆隆。

没有错误的重新分配，a[0] = '1' 非常好：您推迟分配的字符缓冲区的第零个元素并将其值设置为文字 1。

但是，如果您尝试printf("%s", a)，那么，繁荣！更多未定义的行为，因为您没有对字符缓冲区进行空终止，printf 要求您这样做以防止它访问您不拥有的内存。为此，请使用a[1] = 0。

Answer 3

当你这样做时

a = "1";

a 不再指向您使用malloc 分配的内存。相反，它指向一个字符串常量，存储在程序的文本段中。自然，这样的指针不能被释放。原来的a 指针丢失了。

至于您的第二个问题，这是未定义的行为。 a[1] 碰巧是一个空字符，但你当然不应该依赖这种情况。

Answer 4

a = "1";

使a 指向一个字符串文字，它存储在只读内存中。你不能free()那部分内存。

a[0] = '1'; 使它在a 指向的第一个字节中存储31 的值（因为这是十六进制ascii 值1）。 a 仍然指向 malloc 已返回的地址，因此释放它是合法操作。 a[0] 与*(a + 0) 相同，所以你看到a 的地址没有改变，a 指向的内容发生了变化。

其他答案已经有关于 null 终止您的 char 数组的信息。您应该知道printf() 在遇到空终止符时会停止将值写入标准输出。如果数组的第 0 个位置有 '1' 而第 1 个位置没有 '\0'，您可能会看到一些垃圾值。

你应该知道"1" 和'1' 是两个不同的东西。

Answer 5

使用内联 cmets 更正程序以供您理解：

int main(void)
{
  char* a = (char *) malloc(5 * sizeof(char)); // prefer casting from void * to char *
  // a = "1"; -- wrong conversion from string constant to char *
  strcpy(a, "1"); // this would work
  free(a);
}