将结构的指针/引用传递给函数

Question

这听起来像是一个愚蠢的问题，但我还在学习 C，所以请多多包涵。 :)

我正在编写 K&R（结构）的第 6 章，到目前为止，这本书已经取得了巨大的成功。我决定大量使用结构体，因此在本章的开头用 point 和 rect 示例做了很多工作。我想尝试的一件事是通过指针更改 canonrect 函数（第 2 版，第 131 页）工作，从而返回 void。

我有这个工作，但遇到了一个小问题，我希望你们能帮助我。我希望canonRect 创建一个临时矩形对象，执行它的更改，然后将它传递给临时矩形的指针重新分配，从而简化代码。

但是，如果我这样做，矩形不会改变。相反，我发现自己手动重新填充了我传入的 rect 的字段，这确实有效。

代码如下：

#include <stdio.h>

#define min(a, b) ((a) < (b) ? (a) : (b))
#define max(a, b) ((a) > (b) ? (a) : (b))

struct point {
    int x;
    int y;
};

struct rect {
    struct point lowerLeft;
    struct point upperRight;
};

// canonicalize coordinates of rectangle
void canonRect(struct rect *r);

int main(void) {
    struct point p1, p2;
    struct rect r;

    p1.x = 10;
    p1.y = 10;
    p2.x = 20;
    p2.y = 40;
    r.lowerLeft = p2; // note that I'm inverting my points intentionally
    r.upperRight = p1;

    printf("Rectangle, lower left: %d, %d; upper right: %d %d\n\n", 
        r.lowerLeft.x, r.lowerLeft.y, r.upperRight.x, r.upperRight.y);

    // can't pass a pointer, only a reference. 
    // (Passing pointers results in illegal indirection compile time errors)
    canonRect(&r); 
    printf("Rectangle, lower left: %d, %d; upper right: %d %d\n\n", 
        r.lowerLeft.x, r.lowerLeft.y, r.upperRight.x, r.upperRight.y);    
}

void canonRect(struct rect *r) {
    struct rect temp;
    temp.lowerLeft.x = min(r->lowerLeft.x, r->upperRight.x);
    temp.lowerLeft.y = min(r->lowerLeft.y, r->upperRight.y);
    temp.upperRight.x = max(r->lowerLeft.x, r->upperRight.x);
    temp.upperRight.y = max(r->lowerLeft.y, r->upperRight.y);

    r = &temp; // doesn't work; my passed-in rect remains the same

    // I wind up doing the following instead, to reassign all 
    // the members of my passed-in rect
    //r->lowerLeft = temp.lowerLeft;
    //r->upperRight = temp.upperRight;
}

以下是问题：

1. 为什么r = &temp; 不起作用？ （我认为这是因为我传入的是引用而不是指针；我认为引用不可修改但指针可以修改是否正确？）
2. 如果我尝试传递指向canonRect 的指针，为什么会收到非法间接编译时错误？ （即，如果我在 main() 中有 canonRect(*r);。）

我怀疑我已经知道#1 的答案，但#2 让我感到困惑——我认为传递指针是合法的。

无论如何...请原谅C新手。

Answer 1

我想你想做的是：

void canonRect(struct rect *r) {
    struct rect temp;
    temp.lowerLeft.x = min(r->lowerLeft.x, r->upperRight.x);
    temp.lowerLeft.y = min(r->lowerLeft.y, r->upperRight.y);
    temp.upperRight.x = max(r->lowerLeft.x, r->upperRight.x);
    temp.upperRight.y = max(r->lowerLeft.y, r->upperRight.y);

    *r = temp; 
}

在上面的代码中，您将 rect 类型的 *r 设置为 rect 类型的 temp。

Re 1：如果要更改 r 指向的内容，则需要使用指向指针的指针。如果这确实是您想要的（见上文，它并不是您真正想要的），那么您必须确保将其指向堆上的某个东西。如果你将它指向不是用 'new' 或 malloc 创建的东西，那么它将超出范围，你将指向不再用于该变量的内存。

为什么你的代码不能使用 r = &temp？

因为 r 是 rect* 类型。这意味着 r 是一个变量，它保存一个内存地址，该内存地址包含一个矩形。如果您更改 r 指向的内容，那很好，但这不会更改传入的变量。

Re 2: * 在类型声明中不使用时是取消引用一元运算符。这意味着它将查找指针地址内的内容。所以通过 *r 你根本没有传递指针。面对面，因为 r 不是指针，所以这是无效的语法。

Answer 2

还值得注意的是，一旦该方法 canonRect 结束，您的变量 'struct rec temp' 将超出范围，并且您将指向无效内存。

Answer 3

听起来您将“取消引用”运算符 (*) 与“地址”运算符 (&) 混淆了。

当您编写&r 时，它会获取 r 的地址并返回指向 r 的指针（指针只是变量的内存地址）。所以你确实是在向函数传递一个指针。

当你写*r 时，你试图取消对 r 的引用。如果 r 是一个指针，那将返回 r 指向的值。但是 r 不是指针，它是一个矩形，所以你会得到一个错误。

为了让事情更混乱，* 字符也用于声明指针变量时。在这个函数声明中：

void canonRect(struct rect *r) {

r 被声明为指向struct rect 的指针。这与像这样使用* 完全不同：

canonRect(*r); 

在这两种情况下，* 字符的含义完全不同。

Answer 4

首先，K&R c 没有“引用”的概念，只有指针。 & 运算符的意思是“获取地址”。

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其次，cannonRect() 中的r 是一个局部变量，不是main() 中的r。更改本地r 指向的位置不会影响调用例程中的r。

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最后，如前所述，本地 struct rect 分配在堆栈上，并在右括号处超出范围，

Answer 5

您可能想了解参数可以（从概念上）传递给函数的不同方式。 C 是call-by-value，因此当您将指向 rect 的指针传递给函数时，您将传递指针的副本。函数对值 r 所做的任何直接（非间接）更改对调用者都是不可见的。

如果你想让函数为调用者提供一个新的结构，那么有两种方法： 1.你可以返回一个矩形： 2.你可以传递一个指向一个rect的指针：

第一种方式会更自然：

struct rect* canonRect(struct rect* r)
{
  struct rect* cr = (struct rect*) malloc(sizeof(struct rect));
  ...
  return cr;
}

第二种方法是：

void canonRect(struct rect** r)
{
  *r = (struct rect*) malloc(sizeof(struct rect));
}

然后调用者会使用：

   canonRect(&r);

但是调用者丢失了原来的指针，你必须小心不要泄漏结构。

无论您使用哪种技术，该函数都需要使用 malloc 为堆上的新结构分配内存。您不能仅通过声明一个结构来分配堆栈上的空间，因为当函数返回时，该内存将变得无效。

Answer 6

2.如果我尝试传递指向 canonRect 的指针，为什么会出现非法间接编译时错误？ （IE，如果我有 canonRect(*r); 在 main()。）

因为，它不是指针的目的。