函数返回意外指针答案

【问题标题】：Function returns unexpected pointer函数返回意外指针
【发布时间】：2014-04-11 13:05:16
【问题描述】：

我正在编写一个带有嵌套结构和联合的简单 C 程序，但在返回指向 char 数组的指针时遇到问题。

代码如下：

#define BUFSIZE 32

typedef enum {
  S1 = 0,
  S2
} type_t;

typedef struct {
  int x, y;
  char value[BUFSIZE];
} s1_t;

typedef struct {
  s1_t s;
  char value2[BUFSIZE];
} s2_t;

typedef struct {
  type_t t;
  union {
    s1_t s1;
    s2_t s2;
  };
} s3_t;

s3_t* new_s1(int x, int y, char* value) {
  s3_t* s;
  if ((s = malloc(sizeof(s3_t))) == NULL)
    return NULL;
  memset(s, 0, sizeof(s3_t));
  s->t = S1;
  s->s1.x = x;
  s->s1.y = y;
  strncpy(s->s1.value, value, BUFSIZE);
  return s;
}

s3_t* new_s2(int x, int y, char* value, char* value2) {
  s3_t* s;
  if ((s = malloc(sizeof(s3_t))) == NULL)
    return NULL;
  memset(s, 0, sizeof(s3_t));
  s->t = S2;
  s->s2.s.x = x;
  s->s2.s.y = y;
  strncpy(s->s2.s.value, value, BUFSIZE);
  strncpy(s->s2.value2, value2, BUFSIZE);
  return s;
}

// The problem comes from this function ?
char* get_value(s3_t s) {
  return (s.t == S1) ? s.s1.value : s.s2.s.value;
}

int main(void) {
  s3_t *a, *b;
  char *p1, *p2;
  if ((a = new_s1(1, 2, "A")) == NULL)
    return 1;
  if ((b = new_s2(1, 2, "ABCD", "VAL2")) == NULL)
    return 2;
  p1 = get_value(*a);
  printf("a (%p) => P1 : (%p - %s) - (%p - %s)\n", a, p1, p1, a->s1.value, a->s1.value);
  p2 = get_value(*b);
  printf("b (%p) => P1 : (%p - %s) - (%p - %s)\n", b, p2, p2, b->s2.s.value, b->s2.s.value);
  printf("strcmp(p1,p2) = %d\n", strcmp(p1, p2));
  free(a);
  free(b);
  return 0;
}

然后输出：

a (0x1974010) => P1 : (0x7fff085df16c - A) - (0x197401c - A)
b (0x1974070) => P2 : (0x7fff085df16c - ABCD) - (0x197407c - ABCD)
strcmp(p1,p2) = 0

问题是get_value函数返回的指针是一样的，即使params不是（“a”，然后是“b”），所以strcmp()返回0。如您所见，get_value(*a) 返回指针0x7fff085df16c，为什么不返回0x197401c？

因为返回的指针都是一样的，如果我改main in :

// ...
p1 = get_value(*a);
p2 = get_value(*b);
printf("a (%p) => P1 : (%p - %s) - (%p - %s)\n", a, p1, p1, a->s1.value, a->s1.value);
printf("b (%p) => P2 : (%p - %s) - (%p - %s)\n", b, p2, p2, b->s2.s.value, b->s2.s.value);
printf("strcmp(p1,p2) = %d\n", strcmp(p1, p2));
// ...

p1 的字符串值被 p2 的字符串值覆盖。所以输出看起来像：

a (0x1156010) => P1 : (0x7fffb81d8cbc - ABCD) - (0x115601c - A)
b (0x1156070) => P2 : (0x7fffb81d8cbc - ABCD) - (0x115607c - ABCD)
strcmp(p1,p2) = 0

当然，我可以通过更改函数get_value 使其复制字符串并返回另一个指针来解决此问题。

char* get_value(s3_t s) {
  char* p;
  if ((p = malloc(BUFSIZE)) == NULL)
    return NULL;
  strncpy(p, ((s.t == S1) ? s.s1.value : s.s2.s.value), BUFSIZE);
  return p;
}

但我不（而且我想）理解为什么get_value 返回的指针与结构中的指针不同。我错过了什么吗？

【问题讨论】：

没有“结构中的指针”。您的结构仅包含整数和数组。数组和指针是不同的东西。 get_value 的 s 副本中的数组与从中复制的原始结构中的数组位于不同的内存位置。
另外：与您的主要问题无关，但 strncpy 函数有时不会空终止缓冲区。如果您的意图是将缓冲区视为包含字符串，则需要执行其他操作（例如手动终止它，或者我的偏好，snprintf）。

标签： c string pointers memory-address

【解决方案1】：

C 中的结构/联合类型（实际上是所有类型）都是按值传递的。

所以在这段代码中：

char* get_value(s3_t s) {

}

编译器将在堆栈上分配一个s3_t，调用者会将其内容复制到分配的堆栈空间中。

通过返回s.s1.value 的内容，您将返回一个指向在堆栈上分配的空间的指针。当get_value() 返回到来电者。

当你犯这个错误时，一些编译器会很好地警告你。例如，我用-Wall 将您的get_value() 带到clang 并得到以下信息：

$ /opt/llvm+clang-3.4/bin/clang -Wall  -o pbv.o -c pbv.c 
pbv.c:28:24: warning: address of stack memory associated with local variable 's' returned [-Wreturn-stack-address]
  return (s.t == S1) ? s.s1.value : s.s2.s.value;
                       ^
1 warning generated.

【讨论】：

@OP，解决这个问题的最简单方法是char *get_value(s3_t *s)
谢谢，我完全忘记了这个细节......我正在使用带有 -Wall 和 -Wextra 标志的 gcc 4.8.1 进行编译，但没有这样的警告。
是的，我以为gcc 也会抓住它。

【解决方案2】：

你调用的这个函数：

char* get_value(s3_t s) {
  return (s.t == S1) ? s.s1.value : s.s2.s.value;
}

此函数将值作为参数（不是指针）.. 你应该做这样的事情：

char* get_value(s3_t *s) {
  return (s->t == S1) ? s->s1.value : s->s2.s.value;
}

和

p1 = get_value(a);

如果你想保留来自调用者的指针..

【讨论】：