c - 将变量的引用分配给指针会导致意外行为

Question

这个问题已经有答案了:

returning a local variable from function in C [duplicate] (4 个回答)

已关闭 5 年前。

我正在编写一个 C 程序来计算 Spearman 系数。它工作正常，但是当我使用

*spearmanCoefficient = coeff;我得到这个输出:Spearman: 0.01

当我使用

时

spearmanCoefficient = &coeff;我得到这个输出:Spearman: 15707109983512927750860237824432537600.00

但是，correlationFlag = &corrFlag;给我正确的输出。

如果我理解正确的话，第一条语句分配变量 coeff 的值到指针的值spearmanCoefficient第二条语句分配变量coeff的地址指向指针spearmanCoefficient这应该会产生相同的输出，但输出表明第二条语句引用的是变量的地址而不是它的值。

谁能解释一下为什么会发生这种情况？谢谢。

源代码:

#include <stdio.h>
#include <math.h>

_Bool Correlate (int size, float arrayOne[], float arrayTwo[], float *spearmanCoefficient, float *correlationFlag)
{
    if (size > 0) {
        float sumOne = 0.0f;
        float sumTwo = 0.0f;
        for (int i = 0; i < size; i++) {
            sumOne = sumOne + arrayOne[i];
            sumTwo = sumTwo + arrayTwo[i];
        }
        float meanOne = sumOne / (float)size;
        float meanTwo = sumTwo / (float)size;

        float varianceOne = 0.0f, varianceTwo = 0.0f;
        for (int i = 0; i < size; i++) {
            sumOne = sumOne + pow((arrayOne[i] - meanOne), 2);
            sumTwo = sumTwo + pow((arrayTwo[i] - meanTwo), 2); 
        }
        varianceOne = sumOne / (float)size;
        varianceTwo = sumTwo / (float)size;
        float coeff = 0.0f;
        float corrFlag = 0.0f;

        for (int i = 0; i < size; i++) {
            coeff = coeff + (((arrayOne[i] - meanOne) * (arrayTwo[i] - meanTwo)) / (size * sqrt(varianceOne * varianceTwo)));
        }
        spearmanCoefficient = &coeff;

        if (coeff >= 0.9 && coeff <= 1.0) {
            corrFlag = 1.0;
        } else if (coeff >= -1.0 && coeff <= -0.9) {
            corrFlag = -1.0;
        } else {
            corrFlag = 0.0;
        }
        correlationFlag = &corrFlag;
        return 1;
    }
    else {
        return 0;
    }
}

int main() {
    float arrayOne[10] = {1.0, 2.0, 3.0, 4.0, 5.0, 6.0, 7.0, 8.0, 9.0, 10.0};
    float arrayTwo[10] = {4.0, 6.0, 9.0, 10.0, 2.0, 3.0, 5.0, 5.0, 6.0, 8.0};
    int size = 10;
    float *spearmanCoefficient;
    float *correlationFlag;
    _Bool var = Correlate(size, arrayOne, arrayTwo, spearmanCoefficient, correlationFlag);
    printf("Spearman: %.2f\n", *spearmanCoefficient);
    printf("Flag: %.2f\n", *correlationFlag);
    return 0;
}

Answer 1

If I understand correctly, the first statement assigns the value of the variable coeff to the value of the pointer spearmanCoefficient

第一条语句*spearmanCoefficient = coeff;，将变量coeff 的值分配给指针spearmanCoefficient 指向的对象。这样做的前提是指针实际上指向某个对象；如果没有，则行为未定义。

and the second statement assigns the address of the variable coeff to the pointer spearmanCoefficient

第二条语句，spearmanCoefficient = &coeff;，将变量coeff的地址分配给指针变量spearmanCoefficient。

which should result in the same output but the output suggests that the second statement is referencing the address of the variable and not its value.

这两个语句执行不同的操作。它们具有相关但不同的效果，因此它们在程序中是否可以互换取决于程序的其余部分。通常在这种情况下，您使用哪种变体很重要。

事实证明，对于所编写的程序的其余部分来说，这些替代方案都不正确。您似乎试图通过指针参数从函数返回 Spearman 系数和相关标志。在这种情况下，您需要了解在 C 中，所有程序参数都是按值传递的。这包括指针类型的参数，这就是如果我们想通过参数返回一个值，该参数必须是指针的原因。

您的程序提供了一个很好的说明。您的 Correlate() 函数接收参数 spearmanCoefficient 和 correlationFlag，均为 float * 类型。这些是调用者指针的副本。您对函数副本所做的更改不会反射(reflect)在调用者的原始版本中。因此，当然，您可以分配 spearmanCoeff = &coeff，并且可以在函数中使用该分配的值，但调用者不会看到结果。

但是，函数中的指针副本指向调用者原始指针指向的同一事物(如果有的话)。您可以通过指针修改该内容:*spearmanCoeff = coeff。调用者将看到其效果，但您的情况存在一个问题:主程序没有将其原始 spearmanCoefficient 或 correlationFlag 指针设置为指向任何内容!因此，当 Correlate() 取消引用这些指针时，会导致未定义的行为。这可能似乎是您想要或期望的行为，正如您声称的 correlationFlag 的情况一样，但您不能依赖它。

你似乎陷入了一个常见的陷阱。缺乏经验的 C 程序员似乎经常认为，当函数需要指针类型的参数时，正确的做法是声明该类型的变量，并传递其值。有时这是正确的做法，尽管在这种情况下您必须首先实际分配一个值。然而，正确的做法是声明一个指向类型的对象，并传递它的地址，这是很常见的:

int main() {
    float arrayOne[10] = {1.0, 2.0, 3.0, 4.0, 5.0, 6.0, 7.0, 8.0, 9.0, 10.0};
    float arrayTwo[10] = {4.0, 6.0, 9.0, 10.0, 2.0, 3.0, 5.0, 5.0, 6.0, 8.0};
    int size = 10;
    float spearmanCoefficient;
    float correlationFlag;
    _Bool var = Correlate(size, arrayOne, arrayTwo, &spearmanCoefficient,
            &correlationFlag);
    printf("Spearman: %.2f\n", spearmanCoefficient);
    printf("Flag: %.2f\n", correlationFlag);
    return 0;
}

这与执行第一种任务的函数相关，而不是第二种任务。我发现我仍然没有初始化 spearmanCoefficient 和 correlationFlag 变量。这是可以接受的，因为根据我传递的参数，我可以在 main() 之前依靠 Correlate() 为这些变量赋值(通过我传递的指针)使用这些变量的值。如果我不能依赖它或不想这样做，那么谨慎的做法是初始化这些变量，或者在调用之前为它们赋值。