无法理解 K&P 编程实践一书中的 csvgetline.c 函数中解释的 char **

Question

我一直试图从书的接口(interface)一章中理解 C 中修改后的 csvgetline 函数 "The Practice of Programming" .我已经突出显示了对我来说没有意义的代码。

#include "csv.h"

enum { NOMEM = -2 };          /* out of memory signal */
static char* line    = NULL;  /* input chars */
static char* sline   = NULL;  /* line copy used by split */
static int  maxline  = 0;     /* size of line[] and sline[] */
static char** field  = NULL;  /* field pointers */          // This is the problem!
static int  maxfield = 0;     /* size of field[] */
static int  nfield   = 0;     /* number of fields in field[] */

static char fieldsep[] = ","; /* field separator chars */
static char* advquoted(char *);
static int split(void);

/* endofline: check for and consume \r, \n, \r\n, or EOF */
static int endofline(FILE *fin, int c)
{ … }

/* reset: set variables back to starting values */
static void reset(void)
{ … }

/* csvgetline:  get one line, grow as needed */
/* sample input: "LU",86.25,"11/4/1998","2:19PM",+4.0625 */
char* csvgetline( FILE *fin )
{
   int i, c; 
   char *newl, *news;

   if (line == NULL) {     /* allocate on first call */
     maxline = maxfield = 1;
     line = (char *) malloc(maxline);
     sline = (char *) malloc(maxline);
     field = (char **) malloc(maxfield*sizeof(field));   // This is the problem!

     if (line == NULL || sline == NULL || field == NULL) {
       reset();

      return NULL;    /* out of memory */
    }
  }

  for (i=0; (c=getc(fin))!=EOF && !endofline(fin,c); i++) {
    if (i >= maxline-1) { /* grow line */
      maxline *= 2;   /* double current size */
      newl = (char *) realloc(line, maxline);
      if (newl == NULL) {
        reset();
        return NULL;
      }

      line = newl;
      news = (char *) realloc(sline, maxline);
      if (news == NULL) {
        reset();
        return NULL;
      }

      sline = news;
    }

    line[i] = c;
  }

  line[i] = '\0';

  if (split() == NOMEM) {
    reset();
    return NULL;      /* out of memory */
  }

  return (c == EOF && i == 0) ? NULL : line;
}


/* split: split line into fields */
static int split(void)
{
  char *p, **newf;
  char *sepp; /* pointer to temporary separator character */
  int sepc;   /* temporary separator character */
  nfield = 0;
  if (line[0] == '\0')
    return 0;

  strcpy(sline, line);
  p = sline;

  do {
    if (nfield >= maxfield) {
      maxfield *= 2;      /* double current size */
      newf = (char **) realloc(field,  maxfield * sizeof(field[0]));
      if (newf == NULL)
        return NOMEM;
      field = newf;
    }

    if (*p == '"')
      sepp = advquoted(++p);  /* skip initial quote */
    else
      sepp = p + strcspn(p, fieldsep);

    sepc = sepp[0];

    printf("%d", sepp[0]);   // Debug

    sepp[0] = '\0';       /* terminate field */
    field[nfield++] = p;
    p = sepp + 1;
  } while (sepc == ',');

  return nfield;
}

/* advquoted: quoted field; return pointer to next separator */
static char *advquoted(char *p)
{ … }

/* csvfield:  return pointer to n-th field */
char* csvfield(int n)
{
  if (n < 0 || n >= nfield)
    return NULL;
  return field[n];    // This is the problem!
}

/* csvnfield:  return number of fields */
int csvnfield(void)
{
  return nfield;
}

/* csvtest main: test CSV library */
int main(void)
{
  int i;
  char *line;

  while ((line = csvgetline(stdin)) != NULL) {
    printf("line = `%s'\n", line);
    for (i = 0; i < csvnfield(); i++)
      printf("field[%d] = `%s'\n", i, csvfield(i));  // This line is a problem
  }
  return 0;
}

我想不通的是 char** 字段，我认为它是指向字符串/字符数组/字段指针数组的指针。因此 field[n] 应该包含指向字符串的指针，即字符串的地址而不是字符串本身。但这似乎不是这种情况，因为当它在 printf() 语句中访问时，函数 csvfield(i) 返回值而不是指向的指针第 n 个字段。

我浏览了很多试图理解 char ** 的网站，但是信息非常非常有限。一个网站说 char * 是一个指向字符数组的指针，而 char** 是一个指向 char 的指针。另一个网站谈到 char ** 类型是标量类型。但我对这个 char ** 还是很模糊。

你能给我解释一下吗？

Answer 1

您对书中代码的转录存在一个小问题，然后需要理解 char **field; 才能有意义。

在我这本书的副本中，您难以理解的第一行与您引用的内容不同。你的报价是第一位的；书上说的是第二位的:

 field = (char **) malloc(maxfield*sizeof(field));
 field = (char **) malloc(maxfield*sizeof(field[0]));

我松了一口气，因为官方版本是正确的，尽管第一个版本会有些巧合。不同之处在于，它为 char ** 的 maxfield 副本分配一定量的空间，而所需的是为那么多 char * 分配空间> 值(value)观。现在正巧，sizeof(char **) == sizeof(char *)，不过最好弄清楚要求的是什么。对于 Xyz * 类型的指针 ptr，分配 N 值数组的习惯用法是:

Xyz *ptr = (Xyz *)malloc(N * sizeof(*ptr));

当然，*ptr 的类型是 Xyz，也等同于 ptr[0]，书。

现在，关于 char **field ......分配的内容可以通过这样的图表来理解:

+-------+     +----------+
| field |---->| field[0] |
+-------+     +----------+
              | field[1] |
              +----------+
              | field[2] |
              +----------+
              | field[3] |
              +----------+
                  ...

初始分配时，field[0], field[1], ... 都没有初始化值，指向任何地方。在代码中，随着字段的解析，每个字段的空间分配如下:

 char **         char *          char
+-------+     +----------+     +----------------+
| field |---->| field[0] |---->| String value 1 |
+-------+     +----------+     +----------------+    +----------+
              | field[1] |-------------------------->| String 2 |
              +----------+     +--------------+      +----------+
              | field[2] |---->| Third String |
              +----------+     +--------------+
              | field[3] |
              +----------+
                  ...

数组的元素是连续的；字符串不连续。当然，数组的每个元素都是一个 char *。

现在，在 csvfield(int n) 中，该函数返回 NULL 或 field[n]。从图中可以看出，值 field[n] 是 char *。所以代码是正确的，它确实返回一个 char * 作为函数签名状态。 (即使在严格的警告级别下，代码也可以干净地编译。)