在C中使用指针时，什么时候以及为什么需要使用malloc？

Question

 /* Note: The returned array must be malloced,
    assume caller calls free(). */
int* twoSum(int* nums, int numsSize, int target) {
    int *ans; //why error
    for(int i = 0; i < numsSize; i++){
        for(int j = i+1; j < numsSize; j++){
            if(nums[i] + nums[j] == target){
                ans[0] = i;
                ans[1] = j;
                break;
            }
        }
    }
    return ans;
}

为什么上面的代码不正确而下面的代码正确（添加了malloc）？

 /* Note: The returned array must be malloced,
    assume caller calls free(). */
int* twoSum(int* nums, int numsSize, int target) {
    int *ans = (int*)malloc(2*sizeof(int)); //why not error
    for(int i = 0; i < numsSize; i++){
        for(int j = i+1; j < numsSize; j++){
            if(nums[i] + nums[j] == target){
                ans[0] = i;
                ans[1] = j;
                break;
            }
        }
    }
    return ans;
}

Answer 1

如果您没有为ans分配任何内容，它将包含一些垃圾值。尝试取消引用指针（即访问指针所指向的对象）的操作，这是隐式地使用数组索引执行的，这意味着您正在尝试读取/写入一些您不应使用的任意内存位置。

尝试使用无效的指针会调用undefined behavior。这意味着您的程序可能会崩溃，可能会输出奇怪的结果，或者它似乎可以正常运行。另外，进行看似无关的更改，例如额外调用printf进行调试，添加未使用的变量或使用不同的优化设置进行编译，都可以更改未定义行为的显示方式。

所以仅仅因为程序似乎表现正常，并不意味着没有问题。这只是意味着它可能会在您最不期望的时候出现。

在使用指针之前，需要先指向一些有效的内存位置。调用malloc会分配一个内存块，并返回一个指向该内存的指针。将地址分配给ans之后，您就可以使用它来读取/写入分配的内存。这样可以保证您的程序定义正确。