[C++知识库]指针通过函数指向新内存的方法

前言

??最近在攻读《深入理解C指针》，做一下笔记。

问题

??我们都知道，在C语言里动态分配内存并不难：

int* p = (int*)malloc(sizeof(int));

??如果我们希望通过一个函数，令一个指针指向一块新分配的内存，并在函数中完成赋值呢？
??根据函数设计的本质来区分，有两个方案。

方案一：返回指针

??这个是最好想的方案了。首先，让一个指针指向一块新分配的内存，并在内存中依次赋值（可以将内存理解为一个数组），这种事，不需要封装在函数里也OK的吧。既然你非得把它放到函数里，那我就在函数中设一个形参，令这个形参完成这一系列动作，完事了通过返回值返回，赋值给实际的指针不就好了？
??上代码：

int* allocateArray(int size, int value) {//参数1：内存中元素个数  参数2：每个元素的值（都是一样的，~~省事~~ ）
	int* arr = (int*)malloc(size * sizeof(int));//先整个形参实现功能，再返回形参！
	for (int i = 0;i < size;i++) {//依次赋值
		*(arr +i) = value;
	}
	return arr;
}

??赋值的方法和数组赋值一样所以下面两行代码是等价的：

*(arr +i) = value;
arr[i] = value;//这种写法更舒服一点

??关于*(arr +i) = value;这行代码倒是可以多说两句，因为指针这种东西不见得一次能看明白。
??首先回头看这一句：int* arr = (int*)malloc(size * sizeof(int));这行代码产生了什么效果？指针变量，arr里面存的内容就是新内存的首地址。
??继续，arr+i，我们把他具体一点看，arr+1是什么意思？
??这个arr+1可不是说首地址的数值增加1啊。在C/C++中规定对于指针变量的内容，加减操作都是以该指针指向的类型作为基本单位来计算的。所以arr+1不是地址加了1，而是地址加了1*4（我们假设是32位机，int是4个字节）。
??明白这些之后，arr +i的意思就很清晰了：在新开辟的内存中依次产生4个字节的移动。随后使用解引用过给每个int类型赋值！
??那么，有没有方案能够，不用返回值，我想调用起来省事，直接修改行不行呢？

方案二：传递指针的指针

??我们继续思考，函数的返回值是值传递后参数与实参传递的桥梁，依靠返回值写函数就不需要考虑太多关于值传递的内容。当失去返回值之后，我们就需要从函数传参的角度出发，去思考函数的编写。
??函数传参分为普通的值传递，指针传递与引用传递，因为今天是指针环节，所以引用就不考虑了；而值传递是无法将运算结果传出到函数外的（因为函数的内容都在栈里，结束之后销毁所有形参）。因此我们考虑使用指针传递去解决问题。
??我们的目标是让一个指针指向一块新分配的内存，也就是改变一个指针变量的内容，令该指针变量里存放的内容为新内存的首地址。OK，我们说，改变常规变量的内容，需要传入指针，如果需要改变指针的内容，就需要传入指针的指针，即双指针。
??上代码：

void allocateArray2(int **arr, int size, int value) {//将双指针传入函数
	*arr = (int *)malloc(size * sizeof(int));
	if (*arr != nullptr) {
		for (int i = 0;i < size;i++) {
			*(*arr + i) = value;
		}
	}
}

??在使用双指针的时候一定要缕清每一层的关系。
??先说arr，这是一个双指针，它本身的地址不重要，不去讨论，重要的是arr里的内容。由双指针的概念可以得知， arr里面的内容是一个指针的地址，而arr就是arr指向的指针的地址，我们将(int *)malloc(size * sizeof(int))这个值赋给它，等于是修改了arr指向的指针的内容。
??这样arr指向的就是新开辟的内存的首地址，实际上这里的*arr就是第一个方案里的arr。显然方案一用的是一级指针，方案二用的是二级指针，那么二级指针加上星号进行解引用，自然是一级指针。
??搞清楚一级指针和二级指针后*(*arr + i) = value;这样的赋值语句也很好理解了。
??最后附上全部的实现与调用代码：

int* allocateArray(int size, int value) {
	int* arr = (int*)malloc(size * sizeof(int));
	for (int i = 0;i < size;i++) {
		*(arr +i) = value;
	}
	return arr;
}

void allocateArray2(int **arr, int size, int value) {
	*arr = (int *)malloc(size * sizeof(int));
	if (*arr != nullptr) {
		for (int i = 0;i < size;i++) {
			*(*arr + i) = value;
		}
	}
}

int main()
{
	int *vector = nullptr;//问题在于如何让这个指针指向一块新开辟的内存？
	vector = allocateArray(2, 5);//方案一，在函数中新建一块内存，将地址返回给该指针！
	for (int i = 0;i < 2;i++) {
		cout << vector[i] << endl;
	}

	allocateArray2(&vector, 3, 3);//方案二，直接修改原指针，令其指向一块新开辟的内存
	for (int i = 0;i < 3;i++) {
		cout << vector[i] << endl;
	}

	free(vector);
}

??因为是c++文件，所以输出用了iostream里的函数，在C语言中改成printf形式的即可。