C语言返回含数组成员的结构体后，成员指针地址不符问题咨询

问题现象 #

以下代码中，init_lexer_fp函数内将结构体的指针成员i赋值为数组成员src的地址，但调用函数返回结构体后，lex.i与lex.src指向不同地址（例如输出：i, src = 0x7ffe20e51840, 0x7ffe20e520a0）。将l.i = l.src移到初始化函数外则正常工作。

typedef struct {        
        char src[2048], *i; 
        FILE *fp;                       
}lexer_fp;

lexer_fp init_lexer_fp(FILE *fp) 
{                                       
        lexer_fp l;               
        l.fp = fp;                      
        fread(l.src, 1, 2048, fp);      
        l.i = l.src;                    
        return l;                   
}

void decompile(const char* filename)
{
        FILE * fp = fopen(filename, "r");
        lexer_fp lex = init_lexer_fp(fp);

        printf("i, src = %p, %p\n", lex.i, lex.src);

        fclose(fp);
}

原因分析 #

这不是本地机器独有的问题，而是C语言结构体值返回机制导致的固有问题：

• init_lexer_fp中的l是函数栈帧上的局部结构体变量，l.i = l.src让i指向的是这个局部结构体内部src数组的栈地址。
• 当函数返回时，编译器会把局部结构体l的所有内容拷贝到调用者栈帧中的lex变量里。此时lex.src是调用者栈上的新数组空间，但lex.i仍然保留着原来局部变量l的src地址（该地址对应的栈空间已经被销毁，属于无效内存），因此两者地址完全不同，且lex.i指向的是已失效的内存，属于未定义行为。

可行解决方案 #

方案1：返回结构体指针（动态分配） #

通过malloc在堆上分配结构体，避免栈上局部变量销毁导致的指针失效：

typedef struct {        
        char src[2048], *i; 
        FILE *fp;                       
}lexer_fp;

lexer_fp* init_lexer_fp(FILE *fp) 
{                                       
        lexer_fp *l = malloc(sizeof(lexer_fp));
        if (!l) return NULL; // 检查内存分配是否成功
        l->fp = fp;                      
        fread(l->src, 1, 2048, fp);      
        l->i = l->src;                    
        return l;                   
}

void decompile(const char* filename)
{
        FILE * fp = fopen(filename, "r");
        if (!fp) return; // 检查文件打开是否成功
        lexer_fp *lex = init_lexer_fp(fp);
        if (!lex) { fclose(fp); return; }

        printf("i, src = %p, %p\n", lex->i, lex->src);

        fclose(fp);
        free(lex); // 记得释放堆内存
}

方案2：初始化函数外赋值指针 #

这是你已经验证有效的方式，返回结构体后再让i指向当前结构体的src：

void decompile(const char* filename)
{
        FILE * fp = fopen(filename, "r");
        lexer_fp lex = init_lexer_fp(fp);
        lex.i = lex.src; // 移到此处赋值

        printf("i, src = %p, %p\n", lex.i, lex.src);

        fclose(fp);
}

方案3：将数组成员改为动态分配的指针 #

把结构体中的src从数组改为指针，在初始化函数中动态分配缓冲区：

typedef struct {        
        char *src, *i; 
        FILE *fp;                       
}lexer_fp;

lexer_fp init_lexer_fp(FILE *fp) 
{                                       
        lexer_fp l;               
        l.fp = fp;
        l.src = malloc(2048);
        if (!l.src) { l.i = NULL; return l; }
        fread(l.src, 1, 2048, fp);      
        l.i = l.src;                    
        return l;                   
}

void decompile(const char* filename)
{
        FILE * fp = fopen(filename, "r");
        lexer_fp lex = init_lexer_fp(fp);

        printf("i, src = %p, %p\n", lex.i, lex.src);

        fclose(fp);
        free(lex.src); // 释放缓冲区
}

内容的提问来源于stack exchange，提问作者Unknown