面试题：C语言指针运算专家难度题

Question

在一个复杂的C语言项目中，有一段涉及多层指针和动态内存分配的代码如下： ```c #include <stdio.h> #include <stdlib.h> int main() { int **pptr = (int **)malloc(3 * sizeof(int *)); for (int i = 0; i < 3; i++) { pptr[i] = (int *)malloc((i + 1) * sizeof(int)); for (int j = 0; j <= i; j++) { pptr[i][j] = i + j; } } // 这里要对pptr指向的二维数组进行一些指针运算相关操作，要求在不引起内存泄漏和指针越界的情况下，实现对数组所有元素求和 int sum = 0; // 请在此处补充代码实现求和操作，并详细说明每一步指针运算中如何避免常见错误 for (int i = 0; i < 3; i++) { free(pptr[i]); } free(pptr); printf("Sum: %d", sum); return 0; } ```请补充代码实现求和操作，并详细阐述每一步指针运算中如何避免指针运算的常见错误。

Answer 1

1. 补充代码实现求和操作：

for (int i = 0; i < 3; i++) {
    for (int j = 0; j <= i; j++) {
        sum += pptr[i][j];
    }
}

2. 详细阐述每一步指针运算中如何避免指针运算的常见错误：
   • 外层循环：
     • for (int i = 0; i < 3; i++) 这里使用 i 作为外层循环变量，i 的取值范围是从0到2。由于我们在分配内存时，pptr 是一个指向 int * 类型的指针，并且分配了 3 * sizeof(int *) 的内存，即可以存储3个 int * 类型的指针。i 的上限设置为3，正好匹配我们分配的内存大小，避免了访问 pptr 越界，因为如果 i >= 3，就会访问到 pptr 分配内存之外的区域。
   • 内层循环：
     • for (int j = 0; j <= i; j++) 这里使用 j 作为内层循环变量，j 的上限是 i。这是因为在之前的内存分配中，pptr[i] 分配的内存大小是 (i + 1) * sizeof(int)，即可以存储 i + 1 个 int 类型的数据。j 的取值范围从0到 i，确保不会访问 pptr[i] 指向的内存之外的数据，避免了指针越界。
   • 求和操作：
     • sum += pptr[i][j]; 这里通过 pptr[i][j] 来访问二维数组中的每个元素。pptr 是一个指向 int * 类型的指针，pptr[i] 是一个 int * 类型的指针，指向第 i 行的首地址，pptr[i][j] 就相当于 *(pptr[i] + j)，通过这种方式正确地访问到二维数组中的每个元素进行求和。由于我们之前的循环条件设置合理，确保了 i 和 j 的取值在合法范围内，所以不会出现指针越界和内存泄漏等问题。在释放内存阶段，我们也按照分配内存的相反顺序，先释放 pptr[i] 指向的每一行的内存，再释放 pptr 本身指向的内存，从而避免了内存泄漏。