如何正确初始化c语言中的结构体

Question

我正在做一个C语言的小项目，我想在函数中分配结构体，并将它们添加到结构体数组中。

由于某些原因，当我要打印结构体数组的内容时，我似乎从未分配的内存开始打印。

一个最小的工作示例如下:

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
// This struct simply stores a list and its size
struct list {
int* values;
size_t size;
};
// This function initialises an array of lists
// of size len, which each list (i.e. list.values)
// having a size of list_len
// `lists` is an array of pointers to lists
void list_init(struct list** lists, size_t len, size_t list_len) {
for (size_t i = 0; i < len; i++) {
struct list list;
list.values = malloc(sizeof(int) * list_len);
list.size = list_len;
lists[i] = &list;
}
}
void main() {
int len = 3;
struct list* lists[len];
list_init(lists, len, 5);
// Print lists
for (size_t i = 0; i < len; i++) {
printf("list %zu: ", i);
printf("size: %zun", lists[i]->size);
for (size_t j = 0; j < 5; j++) { // Using 5 instead of lists[i]->size for obvious reasons
printf("%d ", lists[i]->values[j]);
}
printf("n");
}
}

我期望的输出是:

list 0: size: 5
0 0 0 0 0
list 1: size: 5
0 0 0 0 0
list 2: size: 5
0 0 0 0 0

但是我得到:

list 0: size: 5
0 0 0 0 0 
list 1: size: 140727488332736
0 0 0 0 0 
list 2: size: 140727488332736
0 0 0 0 0

这是一个很明显的信号，我正在访问我不应该访问的内存。

我注意到，如果我用struct list* list = malloc(sizeof(struct list));分配内存给指针来声明列表，而不是用struct list list;声明列表，那么程序会给出预期的输出。为什么呢?如果我想创建一个对象，而不是一个指针，我该怎么做呢?

---

注:我知道我可以将list初始化为一个指针。这个问题主要是问为什么不能我将它初始化为一个对象

Answer 1

您将引用保存到相同的局部变量，并且它是一个UB。此外，错位的记忆也会丢失。你的主句也错了。

我会这样做(calloc被用作main，你打印未初始化分配的内存):

typedef struct list {
size_t size;
int values[];
}list;
list **list_init(list **array, size_t size, size_t list_len) 
{
list **wrk;
if(!array) wrk = malloc(sizeof(*wrk) * size);
else wrk = array; 
if(wrk)
for (size_t i = 0; i < size; i++) {
list *list = calloc(1, sizeof(*list) + list_len * sizeof(list -> values[0]));
/* check for allocation errors!!!! */
list -> size  = list_len;
wrk[i] = list;
}
return wrk;
}
int main(void) {
size_t len = 3;
list **lists;

/* if you pass NULL it will create the list of lists itself */
lists = list_init(NULL, len, 5);
/* check for allocation errors!!!! */
// Print lists
for (size_t i = 0; i < len; i++) {
printf("list %zu: ", i);
printf("size: %zun", lists[i]->size);
for (size_t j = 0; j < 5; j++) { // Using 5 instead of lists[i]->size for obvious reasons
printf("%d ", lists[i]->values[j]);
}
printf("n");
}
for (size_t i = 0; i < len; i++) free(lists[i]);
free(lists);
}

https://godbolt.org/z/9TPe1sM1a

Answer 2

函数list_init中的这些语句

struct list list;
//...
lists[i] = &list;

没有意义，因为局部对象列表在退出函数后将不再是活动的。因此，您将得到一个无效指针的数组，类型为struct list *。

您需要动态分配每个类型为struct list的对象，这些对象将被数组的一个元素所指向。

函数可以如下方式声明和定义

size_t list_init( struct list **lists, size_t len, size_t list_len ) 
{
size_t count = 0;
for ( size_t i = 0; i < len; i++ ) 
{
lists[i] = malloc( sizeof( struct list ) );

if ( lists[i] != NULL )
{
++count;

lists[i]->size = 0;
lists[i]->values = malloc( sizeof( int ) * list_len );

if ( lists[i]->values != NULL ) lists[i]->size = list_len;
}
}
return count;
}

由于函数没有初始化数据成员值所指向的已分配数组，因此main

中的循环

for (size_t j = 0; j < 5; j++) { // Using 5 instead of lists[i]->size for obvious reasons
printf("%d ", lists[i]->values[j]);
}

将调用未定义行为。

可以通过使用calloc而不是malloc对数组进行零初始化。例如

lists[i]->values = calloc( list_len, sizeof( int ) );

注意，根据C标准，不带参数的函数main应声明为

int main( void )

这是您更新后的程序。

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
// This struct simply stores a list and its size
struct list 
{
int* values;
size_t size;
};
size_t list_init( struct list **lists, size_t len, size_t list_len ) 
{
size_t count = 0;
for ( size_t i = 0; i < len; i++ ) 
{
lists[i] = malloc( sizeof( struct list ) );

if ( lists[i] != NULL )
{
++count;

lists[i]->size = 0;
lists[i]->values = calloc( list_len, sizeof( int ));

if ( lists[i]->values != NULL ) lists[i]->size = list_len;
}
}
return count;
}

int main(void) 
{
size_t len = 3;
struct list* lists[len];

list_init(lists, len, 5);
// Print lists
for ( size_t i = 0; i < len; i++ ) 
{
printf( "list %zu: ", i );

if ( lists[i] != NULL )
{
printf( "size: %zun", lists[i]->size );
for (size_t j = 0; j < lists[i]->size; j++) 
{
printf( "%d ", lists[i]->values[j] );
}

printf("n");
}           
}

return 0;
}

程序输出为

list 0: size: 5
0 0 0 0 0 
list 1: size: 5
0 0 0 0 0 
list 2: size: 5
0 0 0 0 0 

当然，你需要在你的程序中添加一段代码来释放list_init函数中分配的所有内存。