在 C 中通过引用传递数组？

Question

如何在 C 中通过引用传递结构体数组？

举个例子：

struct Coordinate {
   int X;
   int Y;
};
SomeMethod(Coordinate *Coordinates[]){
   //Do Something with the array
}
int main(){ 
   Coordinate Coordinates[10];
   SomeMethod(&Coordinates);
}

Answer 1

另请注意，如果您在方法中创建数组，则无法返回它。 如果您返回指向它的指针，则当函数返回时，它将从堆栈中删除。
您必须在堆上分配内存并返回指向该内存的指针。
例如。

//this is bad
char* getname()
{
  char name[100];
  return name;
}

//this is better
char* getname()
{
  char *name = malloc(100);
  return name;
  //remember to free(name)
}

Answer 2

默认情况下，数组通过引用有效传递。 实际上传递的是指向第一个元素的指针的值。 因此，接收此消息的函数或方法可以修改数组中的值。

void SomeMethod(Coordinate Coordinates[]){Coordinates[0].x++;};
int main(){
  Coordinate tenCoordinates[10];
  tenCoordinates[0].x=0;
  SomeMethod(tenCoordinates[]);
  SomeMethod(&tenCoordinates[0]);
  if(0==tenCoordinates[0].x - 2;){
    exit(0);
  }
  exit(-1);
}

两次调用是等价的，退出值应该为0；

Answer 3

在普通 C 中，您可以在 API 中使用指针/大小组合。

void doSomething(MyStruct* mystruct, size_t numElements)
{
    for (size_t i = 0; i < numElements; ++i)
    {
        MyStruct current = mystruct[i];
        handleElement(current);
    }
}

使用指针是最接近 C 语言中的按引用调用的方式。

Answer 4

大家好，这里是一个简单的测试程序，展示了如何使用 new 或 malloc 分配和传递数组。 只需剪切、粘贴并运行即可。 玩得开心！

struct Coordinate
{
    int x,y;
};

void resize( int **p, int size )
{
   free( *p );
   *p = (int*) malloc( size * sizeof(int) );
}

void resizeCoord( struct Coordinate **p, int size )
{
   free( *p );
   *p = (Coordinate*) malloc( size * sizeof(Coordinate) );
}

void resizeCoordWithNew( struct Coordinate **p, int size )
{
   delete [] *p;
   *p = (struct Coordinate*) new struct Coordinate[size];
}

void SomeMethod(Coordinate Coordinates[])
{
    Coordinates[0].x++;
    Coordinates[0].y = 6;
}

void SomeOtherMethod(Coordinate Coordinates[], int size)
{
    for (int i=0; i<size; i++)
    {
        Coordinates[i].x = i;
        Coordinates[i].y = i*2;
    }
}

int main()
{
    //static array
    Coordinate tenCoordinates[10];
    tenCoordinates[0].x=0;
    SomeMethod(tenCoordinates);
    SomeMethod(&(tenCoordinates[0]));
    if(tenCoordinates[0].x - 2  == 0)
    {
        printf("test1 coord change successful\n");
    }
    else
    {
        printf("test1 coord change unsuccessful\n");
    }


   //dynamic int
   int *p = (int*) malloc( 10 * sizeof(int) );
   resize( &p, 20 );

   //dynamic struct with malloc
   int myresize = 20;
   int initSize = 10;
   struct Coordinate *pcoord = (struct Coordinate*) malloc (initSize * sizeof(struct Coordinate));
   resizeCoord(&pcoord, myresize); 
   SomeOtherMethod(pcoord, myresize);
   bool pass = true;
   for (int i=0; i<myresize; i++)
   {
       if (! ((pcoord[i].x == i) && (pcoord[i].y == i*2)))
       {        
           printf("Error dynamic Coord struct [%d] failed with (%d,%d)\n",i,pcoord[i].x,pcoord[i].y);
           pass = false;
       }
   }
   if (pass)
   {
       printf("test2 coords for dynamic struct allocated with malloc worked correctly\n");
   }


   //dynamic struct with new
   myresize = 20;
   initSize = 10;
   struct Coordinate *pcoord2 = (struct Coordinate*) new struct Coordinate[initSize];
   resizeCoordWithNew(&pcoord2, myresize); 
   SomeOtherMethod(pcoord2, myresize);
   pass = true;
   for (int i=0; i<myresize; i++)
   {
       if (! ((pcoord2[i].x == i) && (pcoord2[i].y == i*2)))
       {        
           printf("Error dynamic Coord struct [%d] failed with (%d,%d)\n",i,pcoord2[i].x,pcoord2[i].y);
           pass = false;
       }
   }
   if (pass)
   {
       printf("test3 coords for dynamic struct with new worked correctly\n");
   }


   return 0;
}

Answer 5

在 C 语言中，数组作为指向第一个元素的指针传递。 它们是唯一不真正按值传递的元素（指针按值传递，但不复制数组）。 这允许被调用的函数修改内容。

void reset( int *array, int size) {
   memset(array,0,size * sizeof(*array));
}
int main()
{
   int array[10];
   reset( array, 10 ); // sets all elements to 0
}

现在，如果您想要更改数组本身（元素数量...），则无法使用堆栈或全局数组来完成此操作，只能使用堆中动态分配的内存。 在这种情况下，如果您想更改指针，则必须传递一个指向它的指针：

void resize( int **p, int size ) {
   free( *p );
   *p = malloc( size * sizeof(int) );
}
int main() {
   int *p = malloc( 10 * sizeof(int) );
   resize( &p, 20 );
}

在问题编辑中，您专门询问有关传递结构数组的问题。 您有两种解决方案：声明一个 typedef，或者明确您正在传递一个结构：

struct Coordinate {
   int x;
   int y;
};
void f( struct Coordinate coordinates[], int size );
typedef struct Coordinate Coordinate;  // generate a type alias 'Coordinate' that is equivalent to struct Coordinate
void g( Coordinate coordinates[], int size ); // uses typedef'ed Coordinate

您可以在声明类型时对其进行 typedef（这是 C 中的常见习惯用法）：

typedef struct Coordinate {
   int x;
   int y;
} Coordinate;

Answer 6

要稍微扩展一下此处的一些答案...

在 C 中，当数组标识符出现在上下文中而不是作为 & 的操作数时， 或 sizeof，标识符的类型从“T 的 N 元素数组”隐式转换为“指向 T 的指针”，并且其值隐式设置为数组中第一个元素的地址（与数组本身的地址）。 这就是为什么当您将数组标识符作为参数传递给函数时，该函数会收到指向基本类型的指针，而不是数组。 由于仅通过查看指向第一个元素的指针无法判断数组有多大，因此必须将大小作为单独的参数传递。

struct Coordinate { int x; int y; };
void SomeMethod(struct Coordinate *coordinates, size_t numCoordinates)
{
    ...
    coordinates[i].x = ...;
    coordinates[i].y = ...; 
    ...
}
int main (void)
{
    struct Coordinate coordinates[10];
    ...
    SomeMethod (coordinates, sizeof coordinates / sizeof *coordinates);
    ...
}

有几种将数组传递给函数的替代方法。

存在指向 T 数组的指针，而不是指向 T 的指针。您可以将这样的指针声明为

T (*p)[N];

在本例中，p 是指向 T 的 N 元素数组的指针（而不是 T *p[N]，其中 p 是指向 T 的指针的 N​​ 元素数组）。 因此，您可以传递指向数组的指针，而不是指向第一个元素的指针：

struct Coordinate { int x; int y };

void SomeMethod(struct Coordinate (*coordinates)[10])
{
    ...
    (*coordinates)[i].x = ...;
    (*coordinates)[i].y = ...;
    ...
}

int main(void)
{
    struct Coordinate coordinates[10];
    ...
    SomeMethod(&coordinates);
    ...
}

此方法的缺点是数组大小是固定的，因为指向 T 的 10 元素数组的指针与指针是不同的类型到包含 T 的 20 个元素的数组。

第三种方法是将数组包装在结构中：

struct Coordinate { int x; int y; };
struct CoordinateWrapper { struct Coordinate coordinates[10]; };
void SomeMethod(struct CoordinateWrapper wrapper)
{
    ...
    wrapper.coordinates[i].x = ...;
    wrapper.coordinates[i].y = ...;
    ...
}
int main(void)
{
    struct CoordinateWrapper wrapper;
    ...
    SomeMethod(wrapper);
    ...
}

此方法的优点是您无需使用指针。 缺点是数组大小是固定的（同样，T 的 10 元素数组与 T 的 20 元素数组是不同的类型）。

Answer 7

C 语言不支持任何类型的引用传递。 最接近的等效方法是传递一个指向该类型的指针。

这是两种语言的人为示例

C++ 风格的 API

void UpdateValue(int& i) {
  i = 42;
}

最接近的 C 等效项

void UpdateValue(int *i) {
  *i = 42;
}