关于malloc申请数组空间的理解

关于malloc申请数组空间的理解

• 【问题引入】今天在学习中发现一个现象。利用malloc申请一个数组parr。我可以用**数组+**下标的方式，也就是parr[n]的方式，去访问这块空间。我感觉很神奇。难道malloc知道自己要申请的空间是一块数组吗？为什么parr[0]可以访问？

int *parr = NULL ;
parr = (int *)malloc(20) ;
parr[0] = 4 ;

• 【思考结论】
  malloc()并不知道我们申请空间干什么，他只是依照参数申请空间而已。parr[0]可以访问是因为指针的缘故。

解释

1. 通过查看malloc的函数原型可以发现 malloc()的返回值是void*， 而void *我们不能使用¹。 必须进行强制类型转换才可以。 可是：为什么？强制类型转换有什么用？
   
2. 我们回顾一下数组，依int型的数组为例。数组也是通过指针来实现的。数组名就是他的指针。我们定义一个数组以及一个指向它的指针p。请观察以下代码。

int arr[3] = {1,2,3} ;
int *p = arr ;
printf("arr[1] = %d \n",arr[0] = 14) ;
printf("*(arr+1) = %d \n",*(arr+1) = 15) ;
printf("p[1] = %d \n",p[1] = 16) ;
printf("*(p+1) = %d \n",*(p+1) = 17) ;

结果如下：

3. 我们可以发现，指针是可以进行+1运算的。即：p=p+1是可行的。可p=p+1，p移动了多少？
请观察以下代码：

    char a;
	short b;
	int  c;

	char *pchar = &a;
	short *pshort = &b ;
	int *pint = &c ;

	printf("pchar = %p\t pchar+1 = %p\n",pchar,pchar+1);
	printf("pshort = %p\t pshort+1 = %p\n",pshort,pshort+1);
	printf("pint = %p\t pint+1 = %p\n",pint,pint+1);
	return 0;

代码结果

4. 我们发现在32位系统中，pchar+1移动了一个字节、pshort+1移动了2个字节、pint+1移动了4个字节。这和他们在32位系统中的存储大小是一致的。指针p+1移动的字节数取决于自己的数据类型。数据类型占多少空间，他就移动多少字节。
5. 我们回到最开始的问题中。——malloc()知道自己开辟的空间时给数组用的吗？不！他不知道。
他只是按照参数开辟了一定字节的空间而已。但关键就在前面的强制类型转换上。
　　通过强制类型转换。parr指向了这块空间。那么parr+1就会移动4个字节。那么我么那就可使用
*(parr+n)来访问地址里的内容。而且 * (parr+n)可以写成parr[n]。这就解释了我一开始的问题。
6.同样它也解释了为什么malloc()要强制类型转换。因为：对于char、int等基本类型的指针+1，编译器知道要移动几个字节。而void*虽然默认也会移动一个字节²，但这不一定是我们想要的。

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1. void*当然是可以使用的，但在实际编程不要使用。 ↩︎

2. 我在我的编译器中尝试了，是移动一个字节，其他编译器会怎样我也无法确定。 ↩︎