C语言中用malloc处理多字符串正常，为何calloc无法实现？

首先，先明确你的场景：你写了一段用双指针处理两个字符串的代码，通过两次malloc（先分配指针数组，再为每个指针分配字符串缓冲区）能正常运行，但尝试用一行calloc替代这两步操作时却无法正常工作，想知道其中的原因。

你的原代码（格式化后） #

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

int main(){
    int i=0;
    char **ptr=NULL;
    ptr =(char **) malloc(2*sizeof(char)); // 这里存在潜在问题，后面会说明
    if(ptr==NULL){
        printf("Memory not allocated!\n");
        return -1;
    }
    for(i=0; i<2;i++){
        ptr[i] = (char *)malloc(20*sizeof(char));
        if(ptr[i]==NULL){
            printf("Memory not allocated!\n");
            return -1;
        }
    }
    for(i=0; i<2;i++)
        scanf("%s", ptr[i]);
    for(i=0; i<2; i++)
        printf("%s\n", ptr[i]);
    for(i=0; i<4; i++)
        printf("%c\n", ptr[0][i]);
    for(i=0; i<4; i++)
        printf("%c\n", ptr[1][i]);
    free(ptr[0]);
    free(ptr[1]);
    free(ptr);
    return 0;
}

你尝试的calloc语句 #

ptr = (char **)calloc(2, sizeof(char)*20);

问题出在哪？ #

我们先拆解原代码的内存分配逻辑：

1. 第一步malloc(2*sizeof(char))：你想分配一个能存2个char*的指针数组（这里其实写错了，应该是2*sizeof(char*)，因为ptr是char**，每个元素是指针类型，不是char类型！你的机器可能是32位系统，指针大小和char大小刚好巧合让这段代码暂时能跑，但这是个bug）。这部分内存是用来存储两个指向字符串缓冲区的指针。
2. 第二步循环里的malloc(20*sizeof(char))：为每个指针单独分配一块20字节的连续内存，作为字符串的存储缓冲区。

而你的calloc语句是直接分配了2*20=40字节的连续内存，然后强制转成char**。这时候问题来了：

• char** ptr的语义是指向指针的指针，也就是说ptr应该指向一块存储指针的内存。但你的calloc分配的是40字节的普通字符内存，不是指针数组。
• 当你尝试用ptr[0]时，程序会把ptr指向的前sizeof(char*)个字节（比如4或8字节）当成一个指针地址，然后去访问这个“假指针”指向的内存——这显然是非法的，因为这部分内存本来是用来存字符串内容的，不是有效的内存地址，所以程序会崩溃或者出现不可预料的行为。

正确的calloc替代方式 #

如果你想用calloc实现原代码的效果，需要分两步，和原代码的逻辑一致：

// 第一步：分配存储2个char*的指针数组，calloc会自动初始化内存为0
ptr = (char **)calloc(2, sizeof(char*));
if(ptr==NULL){
    printf("Memory not allocated!\n");
    return -1;
}
// 第二步：为每个指针分配字符串缓冲区
for(i=0; i<2;i++){
    ptr[i] = (char *)calloc(20, sizeof(char)); // calloc初始化0，更适合字符串存储
    if(ptr[i]==NULL){
        printf("Memory not allocated!\n");
        return -1;
    }
}

另外再提一句原代码的小问题：第一次malloc的2*sizeof(char)是错误的，应该改成2*sizeof(char*)，否则在64位系统上，指针大小是8字节，2个char只有2字节，根本存不下两个指针，必然会触发内存越界问题。

内容的提问来源于stack exchange，提问作者Karna