再次学习malloc()

在力扣做题，发现给的函数是char ** fizzBuzz(int n, int* returnSize)这种类型的，也就是返回的是一个二级指针

给你一个整数 n ，找出从 1 到 n 各个整数的 Fizz Buzz 表示，并用字符串数组 answer（下标从 1 开始）返回结果，其中：

answer[i] == "FizzBuzz" 如果 i 同时是 3 和 5 的倍数。
answer[i] == "Fizz" 如果 i 是 3 的倍数。
answer[i] == "Buzz" 如果 i 是 5 的倍数。
answer[i] == i （以字符串形式）如果上述条件全不满足。
示例 1：
输入：n = 3
输出：["1","2","Fizz"]
示例 2：
输入：n = 5
输出：["1","2","Fizz","4","Buzz"]

/**
 * Note: The returned array must be malloced, assume caller calls free().
 */
char ** fizzBuzz(int n, int* returnSize)
{
    char **ans;
		ans=(char **) malloc (sizeof(char*)*n);

	for(int i=1;i<=n;i++)
	{
		if(i%3==0&&i%5==0)
		{
			ans[i-1]="FizzBuzz";  // ans才是二级指针，ans[i-1]中储存的是指针，字符串可以直接赋值给指针；
		}
		else if(i%3==0)
		{
			ans[i-1]="Fizz";      // 字符串常量不需要分配内存，指针储存了它的地址；
		}
		else if(i%5==0)
		{
			ans[i-1]="Buzz";
		}
		else
		{
			ans[i-1]=(char**)malloc(sizeof(char*));  // 不是字符串常量，需要分配地址和内存，需要malloc()；
			sprintf(ans[i-1],"%d",i);
		}
	}
    *returnSize=n;
    return ans;
}

以前用过的是int* twoSum(int* nums, int numsSize, int* returnSize)这样的，这里int* twoSum()代表函数返回一个指针（其实就是一个数组），nums是在函数外声明的数组，numsSize是数组nums的元素个数，returnSize是返回地址处储存元素的个数的地址。

为什么这么说？什么叫“地址处储存元素的个数”？

因为数组名和数组的首元素地址等价，如果return ans;就等价于return &ans[0]，所以函数如果返回一个指针，那这个指针有可能是指向一个单个值，也有可能指向一个数组。这里的returnSize是一个指针，我们通过*returnSize=size把这些信息传递出去。

所以可以看到，这个函数做到了“传入数组”和“返回数组”。

既然数组也可以视为指针，为什么要用malloc()创建数组？

这涉及到变量的储存方式，简单来说：

• 如果直接用数组，那么这个数组的生命只有这个函数的大括号这么长，因为它是属于这个函数的局部变量。
• 如果使用malloc()，那么这个数组的生命将持续到内存被free()释放或者main()结束。

局部变量储存在“栈”中，这是由系统自行分配的，程序员无法插手，所以使用受到限制，但优点是速度快。用malloc()分配的变量储存在“堆”中，这个内存是由程序员控制的，在没有使用free()释放的情况下，将持续到程序结束。

所以我在初次学习malloc()中遇到的那句Note: The returned array must be malloced, assume caller calls free().，其意思就是，不要使用局部变量，要使用malloc()，这样力扣才能得到你储存的东西（这句话出现次数多是因为力扣总是给一个函数，而不是让自己写程序，所以只能考虑到函数的一些局限性）。

可是有一个问题，我在上个博客中说过，如果malloc()和free()不成对使用，那么就有内存泄漏的风险。那我在函数中是否也要成对写呢？如果成对写，内存还是在函数中就被释放，和局部变量无异。如果不成对写，又有内存泄漏的风险，怎么办？

不用担心，他告诉了assume caller calls free()，也就是让你假设函数的调用者调用了free()，所以你才必须使用malloc()，因此不用在函数中使用free()，不用担心内存泄漏的问题。

另：如果在函数内使用了free()，会怎么样？有时还是会正常输出，但是这里储存的东西变成了未定义的。

回过头来，我们看一开始的返回值为二级指针的函数。

首先我们肯定还是要使用malloc()，但是返回值为二级指针，写法如下：

char **ans = (char**) malloc(sizeof(char*)*size);

指针是储存某个值地址的变量，那么二级指针就是储存这些指针的地址的变量。

前面说过，指针可以看作是数组，只不过元素个数没有声明而已。那么二级指针，就可以看作是二维数组。

举个例子就能明白：

// 3个字符数组
char a[3]={'1','2','3'};
char b[2]={'4','5'};
char c[1]={'6'};
// 3个指向储存字符类型值的指针
char *a1,*b1,*c1;
// 储存数组的地址
a1=&a；
b1=&b；
c1=&c；
// 1个指向储存字符类型值的指针的指针
char **a2[3]={&a1,&b1,&c1};
// 这个二级指针a2的效果如下：
a2 -> a1 -> a = {'1','2','3'}
   -> b2 -> b = {'4','5'}
   -> c2 -> c = {'6'}

在这个题目中，返回的是元素为字符串的数组，而我们知道字符串就是特殊的字符数组，因此返回值本身就应该是二维数组。而这里没有用二维数组，而是二维指针的原因，前面已经说了，局部变量只能在函数内使用，所以必须要使用malloc()。