面试笔试系列3-指针作为函数参数传递

这几天在学习C过程中，在使用指针作为函数参数传递的时候出现了问题，根本不知道从何得解:源代码如下:

createNode(BinNode *tree,char *p)

{

tree = (BinNode *) malloc(sizeof(BinNode));

tree->data = *p;

}

该代码段的意图是通过一个函数创建一个二叉树的节点，然而在，调用该函数后，试图访问该节点结构体的成员时候，却发生了内存访问错误，到底问题出在哪儿呢？

一直不明白指针作为函数参数传值的机制，翻开林锐的《高质量C/C++编程指南》，找到了答案。

[如果函数的参数是一个指针，不要指望用该指针去申请动态内存]

原来问题出在C编译器原理上:编译器总是要为函数的每个参数制作临时副本，指针参数tree的副本是 _tree，编译器使 _tree = tree。如果函数体内的程序修改了_tree的内容，就导致参数tree的内容作相应的修改。这就是指针可以用作输出参数的原因。

即上面的函数代码经过编译后成为：

createNode(BinNode *tree,char *p)

{

BinNode *_tree;

_tree = tree;

_tree = (BinNode *) malloc(sizeof(BinNode));

_tree->data = *p;

}

如果没有

_tree = (BinNode *) malloc(sizeof(BinNode));

这个语句，在函数体内修改了_tree的内容，将会导致参数tree的内容作相应的修改，因为它们指向相同的内存地址。而

_tree = (BinNode *) malloc(sizeof(BinNode));

这个句，系统重新分配内存给_tree指针，_tree指针指向了系统分配的新地址，函数体内修改的只是_tree的内容，对原tree所指的地址的内容没有任何影响。因此，函数的参数是一个指针时，不要在函数体内部改变指针所指的地址，那样毫无作用，需要修改的只能是指针所指向的内容。即应当把指针当作常量。

如果非要使用函数指针来申请内存空间，那么需要使用指向指针的指针

createNode(BinNode **tree,char *p)

{

*tree = (BinNode *) malloc(sizeof(BinNode));

}

上面的是林锐的说法，目前来说不知道怎么去理解，不过可以有另外的方案，通过函数返回值传递动态内存:

BinNode *createNode()

{

BinNode *tree;

tree = (BinNode *) malloc(sizeof(BinNode));

return tree;

}

这个倒还说得过去，因为函数返回的是一个地址的值，该地址就是申请的内存块首地址。但是，这个容易和另外的一个忠告相混绕

[不要用return语句返回指向“栈内存”的指针，因为该内存在函数结束时自动消亡]

（注意：实际上没有混淆，因为这里tree是在“堆内”分配的内存，而非在“栈”上。）

所谓一份拷贝,就是在函数调用时,将参数入栈,我们对形参的任何修改都是修改到

栈上的个拷贝,并不影响我们的实际参数.

任何编程语言的参数传递实际上都是在做传值调用.

所谓的传指针,就是把指针指向者的地址(一个值)传进函数.

也就是那个地址被压栈.

然后我们再通过这个地址进行操作,因为实参和形参同样都是一个地址的值.

所以改变形参指向者的状态时,实参指针也能看到这种变化.

这里区分一下静态内存，栈内存和动态分配的内存(堆内存)的区别:

（1） 从静态存储区域分配。内存在程序编译的时候就已经分配好，这块内存在程序的整个运行期间都存在。例如全局变量，static变量。

（2） 在栈上创建。在执行函数时，函数内局部变量的存储单元都可以在栈上创建，函数执行结束时这些存储单元自动被释放。栈内存分配运算内置于处理器的指令集中，效率很高，但是分配的内存容量有限。

（3） 从堆上分配，亦称动态内存分配。程序在运行的时候用malloc或new申请任意多少的内存，程序员自己负责在何时用free或delete释放内存。动态内存的生存期由我们决定，使用非常灵活，但问题也最多。

因此，试图返回一个栈上分配的内存将会引发未知错误

char *GetString(void)

{

char p[] = "hello world";

return p; // 编译器将提出警告

}

p是在栈上分配的内存，函数结束后将会自动释放，p指向的内存区域内容不是"hello world",而是未知的内容。

如果是返回静态存储的内存呢:

char *GetString(void)

{

char *p = "hello world";

return p;

}

这里“hello world”是常量字符串，位于静态存储区，它在程序生命期内恒定不变。无论什么时候调用GetString，它返回的始终是同一个“只读”的内存块。

[参考：林锐《高质量C/C++编程指南》]

[cpp] view
plaincopy

<SPAN style="FONT-SIZE: 18px">#include<iostream>//指向指针的指针

using namespace std;

void GetMemory(char * &p,int num){

p=(char *)malloc(sizeof(char)*num);

}

void main(void){

char *str=NULL;

GetMemory(str,100);

strcpy(str,"hello");

cout<<str<<endl;

free(str);

}</SPAN>

[cpp] view
plaincopy

<span style="FONT-SIZE: 18px">#include<iostream>//指向指针的指针

using namespace std;

void GetMemory(char * &p,int num){

p=(char *)malloc(sizeof(char)*num);

}

void main(void){

char *str=NULL;

GetMemory(str,100);

strcpy(str,"hello");

cout<<str<<endl;

free(str);

}</span>

或者：

#include<iostream>

[cpp] view
plaincopy

<SPAN style="FONT-SIZE: 18px">using namespace std;

void GetMemory(char * *p,int num){

*p=(char *)malloc(sizeof(char)*num);

}

void main(void){

char *str=NULL;

GetMemory(&str,100);

strcpy(str,"hello");

cout<<str<<endl;

free(str);

}</SPAN>

[cpp] view
plaincopy

<span style="FONT-SIZE: 18px">using namespace std;

void GetMemory(char * *p,int num){

*p=(char *)malloc(sizeof(char)*num);

}

void main(void){

char *str=NULL;

GetMemory(&str,100);

strcpy(str,"hello");

cout<<str<<endl;

free(str);

}</span>

以上都是正确的下面的例子是错误的：

[cpp] view
plaincopy

<SPAN style="FONT-SIZE: 18px">#include<iostream>

using namespace std;

void GetMemory(char *p,int num){

p=(char *)malloc(sizeof(char)*num);

}

void main(void){

char *str=NULL;

GetMemory(str,100);

strcpy(str,"hello");

cout<<str<<endl;

free(str);

}</SPAN>

[cpp] view
plaincopy

<span style="FONT-SIZE: 18px">#include<iostream>

using namespace std;

void GetMemory(char *p,int num){

p=(char *)malloc(sizeof(char)*num);

}

void main(void){

char *str=NULL;

GetMemory(str,100);

strcpy(str,"hello");

cout<<str<<endl;

free(str);

}</span>

试图用指针申请动态内存，错误的原因上面已经给出了详细的说明。总而言之，指针作为参数时，不能在函数体中改变指针的内存地址，要不然，实参的拷贝（压入栈中）改变了，而实参没有改变，造成内存泄露并且还达不到预期的效果。上面正确的2个例子都是通过另一种方法绕开了这个问题，改变指针的内容，例如：用了指向指针的指针，给指针的内容改变了，使其变为新分配内存的首地址，从而达到了效果。