如何从函数返回栈对象并使用指针保存其地址？

核心问题 #

普通C函数不能返回内部栈对象的地址——函数返回时，对应的栈帧会被销毁，栈上的局部变量也会随之失效，返回这类地址属于未定义行为。

错误示例代码 #

int* fun(void) {
    int tmp = -1;
    return &tmp; // 错误：返回栈内局部变量的地址，函数返回后tmp已销毁
}

常规解决方案：堆内存分配 #

通常的正确做法是在堆上分配内存，这样内存不会随函数栈帧销毁，但必须由调用者手动释放，否则会造成内存泄漏：

int* fun(void) {
    int* tmp = malloc(sizeof(int));
    if (tmp != NULL) {
        *tmp = -1;
    }
    return tmp; // 注：原示例代码此处写错，应返回堆指针tmp，而非&tmp（栈上指针变量的地址）
}

栈分配的替代方案：复合字面量 #

为了避免手动管理堆内存，我们可以利用C语言的复合字面量特性，在调用栈上创建对象并获取其地址，无需手动释放：

基础数据类型示例 #

int function_int(void) {
    return -1;
}

// 用宏包装复合字面量，直接获取栈对象的地址
#define function_int_wrapper()  &(int){function_int()}
int* ptr = function_int_wrapper();

结构体示例 #

typedef struct {
    int id;
} st;

st function_st(void) {
    return (st){-1};
}

#define function_st_wrapper()   &(st){function_st()}
st* ptr = function_st_wrapper();

这里通过(类型){初始化表达式}的复合字面量语法，在调用处的栈上创建对象，再取其地址。但遇到一些仅包含单个int成员的结构体时，这种写法却无法正常生效。

内容的提问来源于stack exchange，提问作者gzhuhxz