C语言中结构体赋值问题的讨论（转载）

今天帮师姐调一个程序的BUG，师姐的程序中有个结构体直接赋值的语句，在我印象中结构体好像是不能直接赋值的，正如数组不能直接赋值那样，我怀疑这个地方有问题，但最后证明并不是这个问题。那么就总结一下C语言中结构体赋值的问题吧：

结构体直接赋值的实现

下面是一个实例：

#include <stdio.h>

struct Foo {
    char a;
    int b;
    double c;
}foo1, foo2;          //define two structs with three different fields

void struct_assign(void)
{
    foo2 = foo1;       //structure directly assignment
}

int main()
{
    foo1.a = 'a';
    foo1.b = 1;
    foo1.c = 3.14;
    struct_assign();
    printf("%c %d %lf\n", foo2.a, foo2.b, foo2.c);

    return 0;
}

我在Ubuntu 13.04下使用gcc 4.7.3 编译运行得到的结果，如下所示：

guohl@guohailin:~/Documents/c$ gcc struct_test1.c -o struct_test1
guohl@guohailin:~/Documents/c$ ./struct_test1
a 1 3.140000

可以从结果上看出，结构体直接赋值在C语言下是可行的，我们看看struct_assign()函数的汇编实现，从而从底层看看C语言是如何实现两个结构体之间的赋值操作的：

struct_assign:
    pushl   %ebp
    movl    %esp, %ebp
    movl    foo1, %eax
    movl    %eax, foo2      //copy the first 4 bytes from foo1 to foo2
    movl    foo1+4, %eax
    movl    %eax, foo2+4    //copy the second 4 bytes from foo1 to foo2
    movl    foo1+8, %eax
    movl    %eax, foo2+8    //copy the third 4 bytes from foo1 to foo2
    movl    foo1+12, %eax
    movl    %eax, foo2+12   //copy the forth 4 bytes from foo1 to foo2
    popl    %ebp
    ret

这段汇编比较简单，由于结构体的对齐的特性，sizeof(srtruct Foo)=16,通过四次movl操作将foo1的结构体内容拷贝到结构体foo2中。从汇编上看出，结构体赋值，采用的类似于memcpy这种形式，而不是逐个字段的拷贝。

复杂结构体的赋值

如果结构体中含有其它复杂数据类型呢，例如数组、指针、结构体等，从上面的汇编实现可以看出，只要两个结构体类型相同，就可以实现赋值，如下例：

#include <stdio.h>

struct Foo {
    int n;
    double d[2];
    char *p_c;
}foo1, foo2;

int main()
{
    char *c = (char *) malloc (4*sizeof(char));
    c[0] = 'a'; c[1] = 'b'; c[2] = 'c'; c[3] = '\0';

    foo1.n = 1;
    foo1.d[0] = 2; foo1.d[1] = 3;
    foo1.p_c = c;

    foo2 = foo1;     //assign foo1 to foo2

    printf("%d %lf %lf %s\n", foo2.n, foo2.d[0], foo2.d[1], foo2.p_c);

    return 0;
}

运行结果如下：

guohl@guohailin:~/Documents/c$ gcc struct_test2.c -o struct_test2
guohl@guohailin:~/Documents/c$ ./struct_test2
1 2.000000 3.000000 abc

可 以看出结果和我们想象的是一样的。再次验证结构体的赋值，是直接结构体的内存的拷贝！但正是这个问题，如上面的实例，foo1 和 foo2 中p_c 指针都是指向我们申请的一块大小为4个字节的内存区域，这里注意的是，结构体的拷贝只是浅拷贝，即指针p_c的赋值并不会导致再申请一块内存区域，让 foo2的p_c指向它。那么，如果释放掉foo1中的p_c指向的内存，此时foo2中p_c变成野指针，这是对foo2的p_c操作就会出现一些不可 预见的问题！在C++中引入了一种可以允许用户重载结构体赋值操作运算，那么我们就可以根据语义重载赋值操作。

数组是二等公民

二等公民在维基百科上的解释是：

二等公民不是一个正式的术语，用来描述一个社会体系 内对一部分人的歧视或对外来人口的政治限制，即使他们作为一个公民或合法居民的地位。 二等公民虽然不一定是奴隶或罪犯，但他们只享有有限的合法权利、公民权利和经济机会，并经常受到虐待或忽视。法律无视二等公民，不向他们提供保护，甚至在 制订法律时可能会根本不考虑他们的利益。划分出二等公民的行为，普遍被视为一种侵犯人权的行为。 典型的二等公民所面临的障碍包括但不仅限于（缺乏或丧失表决权）：权利被剥夺，限制民事或军事服务（不包括任何情况下的征兵），以及限制，语言，宗教，教 育，行动和结社的自由，武器的所有权，婚姻，性别认同和表达，住房和财产所有权 。

从词条上解释可以看出二等公民与一等公民在权利上是有差别的，这个词很有意思作为计算机专业术语，其含义也有异曲同工之妙！同样我们看看维基百科对计算机的术语”first-class citizen"(一等公民）的定义，一般要满足以下几点，

• can be stored in variables and data structures
• can be passed as a parameter to a subroutine
• can be returned as the result of a subroutine
• can be constructed at run-time
• has intrinsic identity (independent of any given name)

对比着上面的定义来看C语言数组，数组作为一个函数的参数传递时，退化成一个指针; 同时，数组无法作为函数的返回值; 也许让数组更不服气的是，数组之间不能直接赋值操作，如下面的操作就是非法的：

int a[10];
int b[10];
a = b;

但是如果数组包装在结构体中，那么就能进行赋值了！相比之下，结构体可以作为函数参数和返回值，这就是一等公民的待遇！至于为什么数组必须是二等公民，这是有历史原因的，大家可以参考C 语言的发展史来看，有时间这块内容我再补上！

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参考资料：

• 维基百科
• Stackoverflow
• International Standard ISO/IEC 9899