结构体有啥特别之处？

Posted 2023-02-16

【中文标题】结构体有啥特别之处？

【英文标题】：What is special about structs?结构体有什么特别之处？

【发布时间】：2016-08-20 17:06:21

【问题描述】：

我知道在 C 语言中，我们不能从函数返回数组，而是返回指向数组的指针。但我想知道structs 有什么特别之处，即使它们可能包含数组，它们也可以通过函数返回。

为什么struct 包装使以下程序有效？

#include <stdio.h>

struct data 
    char buf[256];
;

struct data Foo(const char *buf);

int main(void)

    struct data obj;
    obj = Foo("This is a sentence.");
    printf("%s\n", obj.buf);
    return 0;


struct data Foo(const char *buf)

    struct data X;
    strcpy(X.buf, buf);
    return X;

【问题讨论】：

你可以用union 做同样的事情。工会有什么特别之处？

你应该问为什么数组在 C 中如此奇怪。

当返回一个结构时，如果结构不适合几个寄存器，那么编译器分配的“隐藏”内存，结构被复制（通过 memcpy()）到隐藏然后将内存再次复制（通过 memcpy()）到调用者的结构变量。所有其他功能都丢失了“隐藏”的记忆。对memcpy() 的两次额外调用和“隐藏”内存的丢失是结构不应为passed to 或returned from 函数的主要原因。最好的策略是传递一个指向结构的指针。

三个答案都没有解决结构的传递问题（而是他们只讨论传递数组），但他们没有回答这个问题。

@user3629249 - 不可能回答这个问题，因为这个问题的前提是缺乏理解。回答这个问题的唯一方法是尝试解释为什么不能问这个问题。想象一下，如果我问你“为什么蓝色和红色的颜色相同？”你会很快解释为什么你不能回答这个问题。

【参考方案1】：

问同样问题的更好方法是“数组有什么特别之处”，因为它是附加了特殊处理的数组，而不是structs。

通过指针传递和返回数组的行为可以追溯到 C 的原始实现。数组“衰减”为指针，引起了很多混乱，尤其是在刚接触该语言的人中。另一方面，结构的行为就像内置类型，例如ints、doubles 等。这包括嵌入在struct 中的任何数组，除了flexible array members，它们不会被复制.

【讨论】：

确实会造成很多混乱。 'x' 和 '&x' 是相同的值/地址有点疯狂。 newbs 间接错误并不奇怪:(

我的记忆可能在欺骗我，但不是有时间无法通过值传递structs 吗？

@alk 我认为，当结构首次添加到语言中时，最初对将它们传递给函数/从函数返回它们有一些限制，但这些被明确标记为编译器中的缺陷很快就得到了纠正，这并不表明想要通过并返回它们有什么问题。

@jamesqf：struct Point short x, y, z;;。您真的想使用指针来移动它们吗？这样肯定不会节省空间。

@jamesqf 我不确定这是否值得回应。如果您认为 C 不只是汇编，如果您认为没有理由不使用指针，我可能会看到您可能认为传递结构是无用的。但是对于我们其他人来说，他们将 C 视为一种高级语言（尽管是低级语言，就像 HLL 一样），并且将 C 的类型系统视为通用的（除了数组的二等状态之外） )，为什么不想我们想要传递或返回结构？ （顺便说一句，IIRC，K&R1 说结构传递正在进行中，并且在本书出版时它已在 V7 cc 中工作。）

【参考方案2】：

首先，引用C11，第 §6.8.6.4 章，return 声明，（强调我的）

如果执行带有表达式的return 语句，则表达式的值为 作为函数调用表达式的值返回给调用者。

返回结构变量是可能的（并且是正确的），因为返回的是结构值。这类似于返回任何原始数据类型（例如返回int）。

另一方面，如果你返回一个数组，通过使用return <array_name>，它本质上返回数组的第一个元素的地址^注意，如果数组是被调用函数的本地数组，则在调用者中无效。所以，以这种方式返回数组是不可能的。

所以，TL;DR，structs 没有什么特殊，特殊之处在于数组。

---

注意：

再次引用C11，第 §6.3.2.1 章，（我的重点）

除非它是sizeof 运算符、_Alignof 运算符或 一元 & 运算符，或者是用于初始化数组的字符串文字，具有 type ''array of type'' 被转换为一个类型为 ''pointer to type'' 的表达式，它指向 到数组对象的初始元素，并且不是左值。 [...]

【讨论】：

OTOH 到底是什么？！

@Sukl 这是“另一方面”的缩写 :)

@Sukl 我认为这些缩写词大致与 Internet 本身一样古老。它们在 Usenet 的辉煌时期肯定被大量使用，并且在大多数论坛中仍然存在。值得庆幸的是，即使是不知情的人，Google 也可以对其进行解码 ;-) 而且只有少数今天经常使用（最常见的）

@chi 是的。Google 非常出色，能够解码它们。

@Sukl：您可能会发现AcronymFinder 对追踪首字母缩略词很有用。

【参考方案3】：

struct 类型没有什么特别之处；就是 array 类型有一些特别之处，可以防止它们直接从函数中返回。

struct 表达式被视为任何其他非数组类型的表达式；它评估为struct 的值。所以你可以做类似的事情

struct foo  ... ;

struct foo func( void )

  struct foo someFoo;
  ...
  return someFoo;

表达式someFoo 求值为struct foo 对象的值；对象的内容从函数返回（即使这些内容包含数组）。

数组表达式的处理方式不同；如果它不是 sizeof 或一元 & 运算符的操作数，或者如果它不是用于在声明中初始化另一个数组的字符串文字，则表达式从类型“array of T”到“指向T”的指针，表达式的值是第一个元素的地址。

所以你不能从函数返回一个数组按值，因为对数组表达式的任何引用都会自动转换为指针值。

【参考方案4】：

默认情况下，结构具有公共数据成员，因此在结构的情况下可以访问 main 中的数据，但不能在类的情况下访问。所以，struct wrapping 是有效的。

【讨论】：

你看到问题是关于 C 的吗？在C中，没有public/private的区别，也没有classes。问题是为什么在 C 中需要 struct 来返回数组的值。