当按值提供给函数时，结构的数组字段是不是会被完全克隆？

Posted 2023-02-25

【中文标题】当按值提供给函数时，结构的数组字段是不是会被完全克隆？

【英文标题】：Does the array field of a struct get entirely cloned when fed by value to a function?当按值提供给函数时，结构的数组字段是否会被完全克隆？

【发布时间】：2019-02-18 03:54:09

【问题描述】：

在 C 中：

当 struct 按值（通过参数）发送到函数时，会创建一个新的 struct，因此更改函数内部的结构不会改变原来的结构。

当一个数组按值发送（通过参数）到函数时，会创建一个新的指针，因此在函数内部更改数组不会改变原始数组，但是改变函数内部的数组值（因为我们有指向原始数组的指针）会改变原始数组中的值。

当带有 array 字段的 struct 按值发送（通过参数）到函数时，????? 被创建，因此更改函数内部的数组（指针）不会更改原始数组，更改数组值不会更改原始数组中的值。

第三点是否意味着 struct 的 array 字段在发送到函数时将被完全克隆？为什么不只是使用指针呢？规范是怎么说的？

我玩过的一段代码：

typedef struct 
    int value;
    int array[3]; /* initialized to 0 by default */
 Struct_t;

void foo(Struct_t structure)

    printf("-- %p\n", structure.array); /* Pointer to local array */

    structure.value = 1;
    *structure.array = 1;       /* Won't change the original array */
    *(structure.array + 1) = 1; /* Won't change the original array */
    structure.array[2] = 1;     /* Won't change the original array */


int main()

    Struct_t s =  .value = 0 ;

    foo(s);

    printf("-- %p\n", s.array); /* Pointer to original array */

    printf("%d\n", s.value);
    printf("%d\n", s.array[0]);
    printf("%d\n", s.array[1]);
    printf("%d\n", s.array[2]);

输出：

-- 0x7ffe8f17d194
-- 0x7ffe8f17d1b4
0
0
0
0

【问题讨论】：

数组是结构的一部分，因此它也将被复制（其中的所有值）。如果它是一个指针，则只会复制指针，因此将指向与原始指针相同的内存。

"改变函数内部的数组不会改变原来的数组，而是改变函数内部的数组值" an "array" 是它的“值”/“元素”，仅此而已。

【参考方案1】：

OP 的“发送数组时...”需要澄清。

当一个数组（通过参数）按值发送到函数时，会创建一个新指针，因此更改函数内部的数组不会更改原始数组，但会更改函数内部的数组值（因为我们有指向原始数组的指针）将改变原始数组中的值。 (OP)

当一个数组（如下面的s[]）传递给strcpy(char *s1, const char *s2) 时，首先发生转换。对象s 被转换为数组第一个元素的地址。 strcpy() 不接收s[] 作为s1 参数，而是接收&s[0] 值的副本。

char s[6] = "Hello";
strcpy(s, "World");

在strcpy() 内，s1 不是数组。 s1 是指向 char 的指针。 strcpy() 没有“更改函数内的数组”的概念，因为函数不知道 s1 指向数组内存、分配的内存或其他任何东西。 strcpy() 理解 s1 指向 char。

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第三点是否意味着结构的数组字段在发送到函数时将被完全克隆？

是的。当一个对象被传递给 C 中的函数时，它可能会被转换，然后按值传递。这很像任何任务。转换后对象的内容被复制到目的地。如果对象是struct, union, int, double, void*, int(*)() 等或包含数组的struct，则在转换后没有区别。

int a;
double b;
a = 5;  // 5 is copied to a
b = a;  // a is converted to double and copied to b


char s[6] = "Hello";
char *e;
void *v;
e = s; // s is converted to the address on the first array element and then copied to e
v = e; // e is converted to a `void*` and then copied to v

Struct_t f = 0;
Struct_t g;
g = f; // f is copied to g

【参考方案2】：

第三点是否意味着结构的数组字段在发送到函数时将被完全克隆？

是的。

为什么不只使用指针来代替？

因为没有指针。数组不是指针。 (More on this here.)

【参考方案3】：

在C 中，一切都是按值传递的。

当我们通过值传递时，我们将变量的副本传递给函数。

当我们通过引用传递时，我们将变量的别名传递给函数。

它将指针的值，地址，复制到函数中。

如果 struct 按值传递给函数，则该函数的 bytes struct 被复制为函数参数。对此所做的任何事情 struct 函数内更改副本，而不是原始 struct

【讨论】：

这是否意味着结构中的数组将完全是该结构的一部分，而不仅仅是指向内存中其他位置的值的指针？似乎是这样，因为 sizeof(struct) 是结构中数组中所有元素大小的总和。但是这样做有特定的原因吗？这不会导致性能问题吗？

我知道在 K&R 中不允许按值传递 structs 并且是后来添加的。新规范对此有何评论？ struct 中的数组实际上是什么，为什么会这样？

@DorinBotan 该数组是结构的一部分。使用sizeof(Struct_t) 进行验证（注意：可能比预期的要大 - 请参阅Why isn't sizeof for a struct equal to the sum of sizeof of each member?）

【参考方案4】：

结构是内存的预定义结构，具有一定的内存布局。通过将数组添加到结构中，数组的实际内存位于结构中而不是指针中。这就是为什么它必须与结构的其余部分一起复制。

数组不是指针，数组有一个特定的不可更改的内存位置，而指针可以指向任何你想要的地方。