通过函数初始化 C 结构

Question

所以我必须在 C 中编写一个类似vector 的数据结构。一般我做了一个这样的结构：

struct Vector
{
    int length;
    int *elements;
};

还有这样的功能：

void initialize_vector(struct Vector* vector);
void create_vector(struct Vector* vector, int* array, int n);
void remove_vector(struct Vector* vector);
void vector_add_element(struct Vector* vector, int element);
void vector_insert(struct Vector* vector, int index, int element);
void vector_remove_element(struct Vector* vector, int element);
void vector_remove_at(struct Vector* vector, int index);

现在，initialize_vector() 函数，我希望它只是将向量属性初始化为默认值（例如 length 为 0 和 *elements 为 NULL）。我写了这样的东西：

void initialize_vector(struct Vector* vector)
{
    vector->elements = NULL;
    vector->length = 0;
}

我试着检查它是否有效，所以我写了这段代码：

#include <stdio.h>
#include "vector.h"


int main(int arc, char** argv)
{
    struct Vector* vec;
    initialize_vector(vec);
    printf("%d\n", vec->length);
    return 0;
}

我得到了著名的Segmentation fault，所以我检查了 GDB，当然，所有事情都搞砸的那一刻是这行：vector->elements = NULL;。

我不知道问题出在哪里。我声明了一个向量，我猜我正确地传递它并且它搞砸了。我知道这可能是微不足道的，我会被一些超级程序员大大否决，但是，嘿，他什么都不质疑什么都学。

Answer 1

你没有声明一个向量，你声明了一个指向向量的指针。该指针未初始化，因此尝试取消引用它会调用undefined behavior。

创建一个struct Vector 并传递它的地址：

struct Vector vec;
initialize_vector(&vec);
printf("%d\n", vec.length);

如果你想同时为一个struct Vector分配空间，把函数改成调用malloc并返回指针：

struct Vector *initialize_vector()
{
    struct Vector *vector = malloc(sizeof(*vector));
    if (!vector) {
        perror("malloc failed");
        exit(1);
    }
    vector->elements = NULL;
    vector->length = 0;
    return vector;
}

...

struct Vector *vector = initialize_vector();

Answer 2

dbush 给出了一个很好的答案，所以我不会给你代码。相反，我将给出一点 C 指针解释，这样您就不会再次遇到同样的错误。

struct Vector* vec;

声明指向结构的指针，而不是实际的结构。指针到底是什么？它是一个保存地址的变量。因此，所有指针，无论它们是 int *、char *、char ** 还是 struct Vector *，都具有相同的大小（通常为 32 位或 64 位，具体取决于架构）。声明指针的类型仅对取消引用指针有用（获取存储在该内存地址中的数据）。因此，取消引用 void * 指针会导致错误是有道理的。回到上面的声明，用英文，这个声明是这样写的：“vec 是一个变量，可以保存一个 struct Vector 的地址。”然而，此时 vec 没有有效的地址。

在您为指针变量赋值之前，该变量中存储的地址是垃圾，我们称其为未初始化变量。在您的情况下，您然后将此未初始化的地址传递给 initialize_vector()，它试图访问存储在该地址中的值。但正如我们所知，那个地址是垃圾。这给出了段错误。

要指出的另一件事是，在编写此类函数时，您需要做出设计决策。您希望 struct Vectors 存在于堆上（通过调用 malloc）还是栈上？堆允许更大的灵活性，但它也需要程序员仔细跟踪正在使用的指针以避免内存泄漏，这可能会变得很棘手。如果我是你，我会从堆栈中的对象开始，然后将它们的地址传递给修改函数。 dbush 的第一个答案。这样您就不必担心调用 free()。