c语言 结构体的指针作为函数参数问题

Posted 2023-05-08

例如我定义了一个嵌套的结构体。
struct point

int x, y;
;
struct line

struct point start;
struct point end;
;
那么我在定义一个函数求线段长度时如何利用指针来作为函数的参数？这个指针要怎么表示？

line* 就可以啊。
如果想这个参数的内容不被修改，可以加上const修饰, const line*追问

请问一下具体的求长度的函数用指针做参数应该怎么写？

追答

int GetLenth(const line* pLine)

int dx = pLine->start.x - pLine->end.x;
int dy = pLine->start.y - pLine->end.y;
return (int)sqrt(dx*dx + dy*dy);

追问

还是得用到start.x，end.y这种表达啊！谢谢了！

参考技术A tail是一个指针，它指向的内容会因函数内的变化而发生变化，但它本身不会因函数的变化而发生变化。 参考技术B struct line *p p->start.x,p->strat.y追问

可不可以不要用start.x？

C语言开发函数库时利用不透明指针对外隐藏结构体细节

1 模块化设计要求库接口隐藏实现细节

作为一个函数库来说，尽力减少和其调用方的耦合，是最基本的设计标准。C语言，作为经典“程序=数据结构+算法”的践行者，在实现函数库的时候，必然存在大量的结构体定义，接口函数需要对这些结构体进行操作。同时，程序设计的模块化要求库接口尽量少的暴露其实现细节，接口参数尽量使用基本数据类型，尽量避免在形参中暴露库内结构体的定义。

2 隐藏结构体的两种方法

以笔者粗浅的认识，有两种最常用的方法，可以实现库内结构体定义的隐藏：接口函数形参使用结构体指针，接口函数形参使用句柄。

2.1 通过结构体指针引用结构体

为了说明方便，先给出使用VC++写的一段例子代码。

库接口头文件 MySDK.h

#pragma once

#ifdef MYSDK_EXPORT
#define MYSDK_API __declspec(dllexport)
#else
#define MYSDK_API __declspec(dllimport)
#endif

typedef struct _Window Window; /*预先声明*/

#ifdef __cplusplus
extern "C" {
#endif

    MYSDK_API Window* CreateWindow();
    MYSDK_API void ShowWindow(Window* pWin);

#ifdef __cplusplus
}
#endif

库实现文件MySDK.c

#define MYSDK_EXPORT

#include "MySDK.h"
#include <stdlib.h>

struct _Window
{
    int width;
    int height;
    int x;
    int y;
    unsigned char color[3];
    int isShow;
};

MYSDK_API Window* CreateWindow()
{
    Window* p = malloc(sizeof(Window));
    if (p) {
        p->width = 400;
        p->height = 300;
        p->x = 0;
        p->y = 0;
        p->color[0] = 255;
        p->color[1] = 255;
        p->color[2] = 255;
        p->isShow = 0;
    }
    return p;
}
MYSDK_API void ShowWindow(Window* pWin)
{
    pWin->isShow = 1;
}

库使用者代码

#include <stdio.h>
#include "../myDll/MySDK.h"
#pragma comment(lib, "../Debug/myDll.lib")

int main(int argc, char** argv)
{
    Window* pWin = CreateWindow();
    ShowWindow(pWin);

    return 0;
}

其中MySDK.h和MySDK.c是库的实现； main.cpp是调用方程序实现。双方使用了相同的接口头文件MySDK.h。

但是从使用者角度，main.cpp里面只知道库中有名为Window的一种结构体类型，但是却不能知道此机构体的实现细节（定义）。由于C/C++编译器是延迟依赖型编译器，只要源代码中没有涉及到Window结构体内存布局的代码，编译时不需要知道Window的完整定义，但是仍然能够检查类型名称的正确性，比如如果客户端代码如下则会被编译器检查出问题：

    int* p = 0;
    ShowWindow(p);

编译器虽然不知道ShowWindow(pWin)中pWin指向的结构体的实现细节，但是仍然能够确保实参类型为Window*，这也方便了调用方检查错误。

2.2 通过“句柄”（handle）来引用结构体

最先接触句柄的概念，是在Win32API中。可以断定Windows系统的内部定义了大量的结构体，如线程对象、进程对象、窗口对象、….。但是编程接口Win32API中却很少提供这些结构体的定义，调用者通过一个称为“句柄”的值来间接引用要使用的结构体对象。

Win32API 中的句柄
例如，如下Win32API

   HWND hWnd = CreateWindowW(szWindowClass, szTitle, WS_OVERLAPPEDWINDOW,
      CW_USEDEFAULT, 0, CW_USEDEFAULT, 0, nullptr, nullptr, hInstance, nullptr);

  ShowWindow(hWnd, nCmdShow);
  UpdateWindow(hWnd);

窗口类型在Windows中一定是一个非常复杂的结构体，为了隐藏其实现细节，微软采取了窗口句柄的概念来间接引用窗口结构体对象。为了实现这种对应关系，库内部必须维护句柄和结构体对象的对应关系。

Linux API中的句柄
句柄的概念也广泛的应用在Linux平台API中。如

 int open(const char *pathname, int flags);
 ssize_t read(int fd, void *buf, size_t count);

在Linux内部，文件一定是通过一个复杂的结构体来表示，但是在API中使用了一个简单整数对其进行引用，避免了向调用者暴露文件结构体的细节。

OpenGL API中的句柄
句柄同样应用到了OpenGL库中。如

void WINAPI glGenTextures(
   GLsizei n,
   GLuint  *textures
);
void WINAPI glBindTexture(
   GLenum target,
   GLuint texture
);

纹理在OpenGL库内部也是一个复杂的结构体，同样使用句柄的概念对外隐藏了实现细节。

3 句柄和指针的比较

3.1 句柄的优势与不足

句柄看起来真的不错，那么局部到底是如何映射到对应的结构体的呢？一个最容易想到的答案就是：直接把结构体对象的内存地址作为句柄。然而实际上，大多数的库实现都不是这么做的。之所以不直接把内存地址作为句柄的值，我个人认为有如下几个原因：

• 从源码保护角度，内存地址更容易被Hack。知道了结构体的内存地址，就能够读取这块内存的内容，从而为猜测结构体细节提供了方便。

• 从程序稳定性角度，对于库内部维护的对象，调用者只应该通过接口函数来访问，如果调用者得到了对象的内存地址，那么就有可能有意或无意的进行直接修改，从而影响库的稳定运行。

• 从可移植性角度，指针类型在32位和64位系统中具有不同的长度，这样就需要为定义两个名称重复的接口函数，造成各种不便。而例如OpenGL，使用int型作为句柄类型，则可以一个接口函数跨越多个平台。

• 从简化接口头文件角度，使用指针至少需要事先声明结构体类型，如 struct Window; 而使用基本数据类型作为句柄，无需这样做。

句柄存在的不足有：

• 编译器无法识别具体的结构体类型
  由于句柄的数据类型实际上是基本数据类型，所以编译器只能进行常规的检查，不能识别具体的结构体类型。如

   SECURITY_ATTRIBUTES sa;
   HANDLE h = CreateMutex(&sa, TRUE, L"Mutex");
   ReadFile(h, NULL, 0, 0, 0);

上述代码编译器并不会报错，因为互斥体对象和文件对象都是使用相同的句柄类型。

• 效率可能稍差
  毕竟存在一个 根据句柄值-查找内存指针的过程，可能会稍稍影响运行效率。

3.2 指针的优势与不足

其实指针和句柄是相对的，句柄的不足就是指针的优势，句柄的优势也是指针的不足。

4 如何选择

对于大型跨平台库的设计，采用句柄；对于专用小型库，采用指针。

就我目前的项目而言，是一个小型的C库工程，库的目标群体也相对单一，所以本着简单够用的原则，我选择了使用指针的方式对外隐藏库内结构体的实现细节。