在结构中分配内存时出现不可预测的行为

Question

我是 C 的新手，想了解内存分配和指针的工作原理。但是我为我的代码的一些奇怪行为而苦苦挣扎。请参阅下面的代码和输出。我正在使用 mingw，gcc 版本 4.9.2 (tdm-1)，不确定这是一个错误还是我遗漏了什么？发送结构 to/from 函数的正确方法是正确的吗？可以简单地将静态分配的数组分配给指针吗？顺便说一句，没有来自 gcc 的警告。

#include <stdlib.h>
#include <stdio.h>

typedef struct S {

  int *a;

} s_t;

s_t
create_s () {
  s_t s;
  s.a = malloc ( sizeof ( int ) * 5 );
  for ( int i = 0; i < 5; ++i ) {
    s.a [ i ] = i << 1;
  }
  return s;
}

void
fill_s ( s_t s ) {
  for ( int i = 0; i < 5; ++i ) {
    s.a [ i ] = i;
  }
}

void
kill_s ( s_t s ) {
  free ( s.a );
}

void
fill1_s_from_const ( s_t s ) {
  int array [ 5 ] = { 11, 21, 31, 41, 51 };
  s.a = array;
}

s_t
fill2_s_from_const () {
  int array [ 5 ] = { 12, 22, 32, 42, 52 };
  s_t s;
  s.a = array;
  return s;
}

void
copy_s_from_const ( s_t s ) {
  int array [ 5 ] = { 111, 222, 333, 444, 555 };
  for ( int i = 0; i < 5; ++i ) {
    s.a [ i ] = array [ i ];
  }
}

int
main () {

  s_t s = create_s ();
  printf ( "\ncreate_s\n" );
  for ( int i = 0; i < 5; ++i ) {
    printf ( "%d\n", s.a [ i ] );
  }

  fill_s ( s );
  printf ( "\nfill_s\n" );
  for ( int i = 0; i < 5; ++i ) {
    printf ( "%d\n", s.a [ i ] );
  }

  copy_s_from_const ( s );
  printf ( "\ncopy_s_from_const\n" );
  for ( int i = 0; i < 5; ++i ) {
    printf ( "%d\n", s.a [ i ] );
  }

  kill_s ( s );

  // not working at all (array filled with garbage)
  fill1_s_from_const ( s );
  printf ( "\nfill1_s_from_const\n" );
  for ( int i = 0; i < 5; ++i ) {
    printf ( "%d\n", s.a [ i ] );
  }

  // works partly (array filled correctly but some fields are still full of garbage)
  s = fill2_s_from_const ();
  printf ( "\nfill2_s_from_const\n" );
  for ( int i = 0; i < 5; ++i ) {
    printf ( "%d\n", s.a [ i ] );
  }

  // same as fill1_s_from_const or fill2_s_from_const (imo) but works perfectly fine
  int b [ 5 ] = { 11, 22, 33, 44, 55 };
  s.a = b;
  printf ( "\ninline\n" );
  for ( int i = 0; i < 5; ++i ) {
    printf ( "%d\n", s.a [ i ] );
  }
}

Output

Answer 1

void
fill1_s_from_const ( s_t s ) {
  int array [ 5 ] = { 11, 21, 31, 41, 51 };
  s.a = array;
}

结构是按值传递的，所以这个函数什么都不做。在你调用它之后，调用者的 s.a 仍然是之前的样子，在你的例子中是指向你刚刚释放的内存的指针。

s_t
fill2_s_from_const () {
  int array [ 5 ] = { 12, 22, 32, 42, 52 };
  s_t s;
  s.a = array;
  return s;
}

通过引用将数组分配给指针，因此调用此函数会导致在 s.a.

中为调用者提供一个悬空指针

  // same as fill1_s_from_const or fill2_s_from_const (imo) but works perfectly fine
  int b [ 5 ] = { 11, 22, 33, 44, 55 };
  s.a = b;
  printf ( "\ninline\n" );
  for ( int i = 0; i < 5; ++i ) {
    printf ( "%d\n", s.a [ i ] );
  }

之所以有效，是因为与 fill2_s_from_const 不同，指针在您在这里使用之前不会悬空。

Answer 2

好的，我知道了。

fill_s 有效，因为我按值发送 s 所以 fill_s 中的 s.a 与 main 中的 s.a 具有相同的值（指向相同的内存块），而两个 s 都是单独的结构实例。

fill1_s_from_const 的工作方式不同，因为我将值分配给在函数调用时创建的本地 s.a，它与 main 中的 s.a 不同（值是).如果 s 将作为指针传递，函数将作为 fill2_s_from_const 工作。

fill2_s_from_const 只是将指向本地内存块的指针设置为 s.a。当程序 returns 回到主程序时，存储在其中的数据已经被破坏（在我的情况下 - 部分，这让我感到困惑）。

抱歉这个愚蠢的问题（无法删除）。

在结构中分配内存时出现不可预测的行为

Unpredictable behaviour while allocating memory in struct

c

arrays

malloc

gcc

struct