面试题：C语言指针表达式与内存管理及函数指针的综合运用

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>

// 创建二维数组的函数
int ** createMatrix(int rows, int cols) {
    // 分配存放行指针的内存
    int **matrix = (int **)malloc(rows * sizeof(int *));
    if (matrix == NULL) {
        return NULL;
    }
    for (int i = 0; i < rows; i++) {
        // 为每一行分配内存
        matrix[i] = (int *)malloc(cols * sizeof(int));
        if (matrix[i] == NULL) {
            // 如果某一行分配失败，释放之前分配的行指针内存
            for (int j = 0; j < i; j++) {
                free(matrix[j]);
            }
            free(matrix);
            return NULL;
        }
        // 初始化每一行的元素为0
        for (int j = 0; j < cols; j++) {
            matrix[i][j] = 0;
        }
    }
    return matrix;
}

// 释放二维数组内存的函数
void freeMatrix(int ** matrix, int rows) {
    for (int i = 0; i < rows; i++) {
        free(matrix[i]);
    }
    free(matrix);
}

// 定义函数指针类型
typedef int (*SumFunction)(int **);

// 计算二维数组所有元素和的函数
int sumMatrix(int ** matrix, int rows, int cols) {
    int sum = 0;
    for (int i = 0; i < rows; i++) {
        for (int j = 0; j < cols; j++) {
            sum += matrix[i][j];
        }
    }
    return sum;
}

int main() {
    int rows = 3;
    int cols = 3;
    int **matrix = createMatrix(rows, cols);
    if (matrix == NULL) {
        printf("Memory allocation failed\n");
        return 1;
    }

    // 赋值一些测试数据
    for (int i = 0; i < rows; i++) {
        for (int j = 0; j < cols; j++) {
            matrix[i][j] = i + j;
        }
    }

    // 使用函数指针调用计算和的函数
    SumFunction sumFunc = sumMatrix;
    int totalSum = sumFunc(matrix, rows, cols);
    printf("The sum of matrix elements is: %d\n", totalSum);

    freeMatrix(matrix, rows);
    return 0;
}

指针表达式含义和作用解释

int **matrix = (int **)malloc(rows * sizeof(int *));：
- int ** 表示 matrix 是一个指向指针的指针，用于模拟二维数组。
- malloc(rows * sizeof(int *)) 分配 rows 个 int * 类型大小的内存空间，即分配存放 rows 个行指针的内存。返回值是一个 void * 类型指针，需要强制转换为 int ** 类型。这一步创建了二维数组的“骨架”，即每一行的指针。
matrix[i] = (int *)malloc(cols * sizeof(int));：
- 对于每一个 matrix[i]（即每一行的指针），malloc(cols * sizeof(int)) 分配 cols 个 int 类型大小的内存空间，也就是为每一行分配存放具体元素的内存。同样，返回值需要强制转换为 int * 类型。
matrix[i][j]：
- 这是访问二维数组元素的常见方式，本质上 matrix[i] 是指向第 i 行的指针，matrix[i][j] 等价于 *(matrix[i] + j)，通过指针偏移 j 个 int 类型大小的位置，访问到第 i 行第 j 列的元素。
free(matrix[i]);：
- 释放每一行分配的内存。matrix[i] 是指向第 i 行内存的指针，调用 free 释放这部分内存。
free(matrix);：
- 释放存放行指针的内存。matrix 是指向存放行指针的内存块的指针，调用 free 释放这部分内存，完成整个二维数组内存的释放。
SumFunction sumFunc = sumMatrix;：
- SumFunction 是定义的函数指针类型，sumFunc 是该类型的变量，将 sumMatrix 函数的地址赋值给 sumFunc，这样 sumFunc 就可以像函数名一样调用 sumMatrix 函数。
int totalSum = sumFunc(matrix, rows, cols);：
- 通过函数指针 sumFunc 调用 sumMatrix 函数，计算二维数组所有元素的和，并将结果赋给 totalSum。

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指针表达式含义和作用解释