为什么指向 Char 的指针并不总是需要 Malloc？

Question

为什么下面的代码有效：

char *p;

p="hello";

printf("%s\n",p);

虽然这个不行：

char *p;

strcpy(p,"hello");

printf("%s\n",p);

我知道添加 p=malloc(4);在第二个示例中将使代码正常工作，但这正是我的问题。为什么第二个示例需要 malloc 而第一个示例不需要呢？

我在 SO 上寻找类似的问题，但没有人准确回答这个问题。

Answer 1

p 是一个指针。您需要使其指向某物。在第一种情况下，

 p = "hello";

使 p 指向运行时位于程序内存中某处的字符串文字。

在第二种情况下，您没有使 p 指向任何内容，因此执行任何查看 p 指向位置的操作都是无效的。

p = malloc(some_size);

使p指向一块可以容纳some_size字符的（未初始化的）内存。如果你保留了足够的空间，你就可以做类似 strcpy(p, "hello") 的事情，因为 p 确实指向一个有效的内存区域，所以复制到内存中指向 -通过 p 就可以了。请注意，some_size 必须至少与您要复制到其中的内容一样大，包括 '\0' 字符串终止符。

请注意，这样做：

p = "hello";
strcpy(p, "bye");

将无效，因为 "hello" 可以存储在只读存储器中，因此您无法覆盖它。

Answer 2

p="hello"; 将字符串文字“hello”的地址分配给 p，而 scanf 需要一个地方来放置扫描的输入，所以你需要为其分配一些内存（静态、动态或自动）。

Answer 3

strcpy(p,"hello");

对于要复制的字符串文字hello，p必须指向有效的内存位置，但在本例中并非如此。

Answer 4

因为 p 的值是随机的，任何复制字符串的尝试都会导致崩溃。通过使用 malloc，您可以确保 p 的值适合进行复制（只要缓冲区足够大）

Answer 5

"hello" 是一个字符串文字，将存在于输出程序的一部分中。内存是由编译器分配的，在编译的时候和实际代码在同一个地方^*

也就是说"hello"<的类型/code> 将是 const char[6]，它会自动转换为 char *。 （使用 const char* 而不是 char* 作为字符串文字是一个好习惯）

在第二种情况下，p 未初始化：您调用strcpy，因此结果是未定义的。 p=malloc(4); 也不足以解决这个问题，字符串“hello”由 6 个字符组成 - 5 个来自单词 hello 本身加上 '\0' 来终止字符串。

^* 实际上，在现代系统上这并不完全正确，它与代码接近相同的位置。

Answer 6

我发现在这种情况下，图片会派上用场。

让我们结合上面的两个片段：

char *p = "Hello";
char *q;

strcpy(q, "goodbye");
printf("p = %s, q = %s\n", p, q);

这是一个假设的内存映射，显示了 p、q 以及字符串 "Hello" 和 之间的关系>"goodbye":

Item        Address           0x00  0x01  0x02  0x03
----        -------           ----  ----  ----  ----
  "Hello"   0x00080000        'H'   'e'   'l'   'l'
            0x00080004        'o'   0x00  0x??  0x??
"goodbye"   0x00080008        'g'   'o'   'o'   'd'
            0x0008000C        'b'   'y'   'e'   0x00
            ...
        p   0x01010000        0x00  0x08  0x00  0x00
        q   0x01010004        0x??  0x??  0x??  0x??

"Hello" 和 "goodbye" 是字符串文字，它们是 char 数组 (常量字符 中C++），存储方式使得它们在程序的整个生命周期内都处于活动状态。文字“Hello”存储在地址0x00080000开始，文字“goodbye”存储在地址0x00080008开始。

p 和 q 是指向具有 auto 范围的 char 的指针，这意味着它们仅在块的生命周期内存在其中声明了它们。在本例中，它们分别位于地址 0x01010000 和 0x01010004（在本例中我们假设为 32 位指针）。

当您编写 char *p = "Hello"; 时，数组表达式 "Hello" 会转换为指针表达式，其值是数组第一个元素的位置，并且该指针值被复制到 p，如上面的内存映射所示。

当您写入 char *q; 时，q 的初始值是不确定的¹，如 0x?? 字节值。该值可能对应也可能不对应于可写地址；很可能事实并非如此。所以基本上，当您编写 strcpy(q, "goodbye"); 时，您正在尝试将 "goodbye" 字符串文字的内容复制到记忆。通常，这会导致运行时错误。

如果为字符串分配缓冲区，缓冲区必须足够长才能存储整个字符串加上 0 终止符；仅分配 4 个字节是不够的，因为这样你的字符串将溢出到你不“拥有”的内存中，可能会破坏一些重要的东西（从技术上讲，行为是未定义的，意味着任何事情都可能发生）。 IOW，您不必为指针分配内存（在声明指针时已经完成），您必须为所指向的对象分配内存。

如果我们将代码片段更改为类似的内容

char *p = "Hello";
char *q;

q = malloc(10);
strcpy(q, "goodbye");
printf("p = %s, q = %s\n", p, q);

，那么我们的内存映射将如下所示：

Item        Address           0x00  0x01  0x02  0x03
----        -------           ----  ----  ----  ----
  "Hello"   0x00080000        'H'   'e'   'l'   'l'
            0x00080004        'o'   0x00  0x??  0x??
"goodbye"   0x00080008        'g'   'o'   'o'   'd'
            0x0008000C        'b'   'y'   'e'   0x00
            ...
        p   0x01010000        0x00  0x08  0x00  0x00
        q   0x01010004        0x40  0x00  0x00  0x00
            ...
<dynamic>   0x40000000        'g'   'o'   'o'   'd'
            0x40000004        'b'   'y'   'e'   0x00
            0x40000008        0x??  0x??

在本例中，malloc 从 0x40000000 开始留出 10 个字节的内存，并将该地址复制到 q。然后，对 strcpy 的调用会将字符串文字“goodbye”的内容复制到该位置。

---

¹If q had been declared as static or at file scope (outside of any function) , then it would have been initialized to 0 (0x00000000).