6.4. Указатели на структуры

Для иллюстрации некоторых моментов, касающихся указателей на структуры и массивов структур, перепишем программу подсчета ключевых слов, пользуясь для получения элементов массива вместо индексов указателями.

Внешнее объявление массива keytab остается без изменения, а вот функции main и binsearch нужно модифицировать.

  #include <stdio.h>
  #include <ctype.h>
  #include <string.h>

  #define MAXWORD 100

  int getword(char *, int);
  struct key *binsearch(char *, struct key *, int);

  /* Подсчет ключевых слов Си, версия с указателями */
  main()
  {
      char word[MAXWORD];
      struct key *p;

      while (getword(word, MAXWORD) != EOF)
          if (isalpha(word[0]))
              if ((p = binsearch(word, keytab, NKEYS)) != NULL)
                  p->count++;
      for (p = keytab; p < keytab + NKEYS; p++)
          if (p->count > 0)
              printf("%4d %s\n", p->count, p->word);
      return 0;
  }

  /* binsearch: поиск слова в массиве tab */
  struct key *binsearch(char *word, struct key *tab, int n)
  {
      int cond;
      struct key *low = &tab[0];
      struct key *high = &tab[n];
      struct key *mid;

      while (low < high) {
          mid = low + (high - low) / 2;
          if ((cond = strcmp(word, mid->word)) < 0)
              high = mid;
          else if (cond > 0)
              low = mid + 1;
          else
              return mid;
      }
      return NULL;
  }

Некоторые детали этой программы требуют пояснений. Во-первых, описание функции binsearch должно отражать тот факт, что она возвращает указатель на struct key, а не целое число; это объявлено как в прототипе, так и в определении функции. Если binsearch находит слово, то она выдает указатель на него, в противном случае она возвращает NULL. Во-вторых, доступ к элементам keytab в нашей программе осуществляется через указатели. Это потребовало значительных изменений в binsearch. Инициализаторами для low и high теперь служат указатели на начало и на место сразу после конца массива. Вычисление положения среднего элемента с помощью формулы

  mid = (low + high) / 2          /* НЕВЕРНО */

не годится, поскольку указатели нельзя складывать. Однако к ним можно применить операцию вычитания, и так как high - low есть число элементов, присваивание

  mid = low + (high - low) / 2

превратит mid в указатель на элемент, лежащий посередине между low и high.

Самое важное при переходе на новый вариант программы — сделать так, чтобы не генерировались неправильные указатели и не было попыток обратиться за пределы массива. Проблема в том, что и &tab[-1], и &tab[n] находятся вне границ массива. Первый адрес определенно неверен, нельзя также осуществить доступ и по второму адресу. По правилам языка, однако, гарантируется, что адрес ячейки памяти, следующей сразу за концом массива (т.е. &tab[n]), в арифметике с указателями воспринимается правильно.

В главной программе main мы написали

  for (p = keytab; p < keytab + NKEYS; p++)

Если p — это указатель на структуру, то при выполнении операций с p учитывается размер структуры. Поэтому p++ увеличит p на такую величину, чтобы перейти к следующему структурному элементу массива, а проверка условия вовремя остановит цикл.

Не следует, однако, полагать, что размер структуры равен сумме размеров ее элементов. Вследствие выравнивания объектов разной длины в структуре могут появляться безымянные «дыры». Например, если переменная типа char занимает один байт, а int — четыре байта, то для структуры

  struct {
      char c;
      int  i;
  };

может потребоваться восемь байтов, а не пять. Оператор sizeof возвращает правильное значение.

Наконец, несколько слов относительно формата программы. Если функция возвращает значение сложного типа, как, например, в нашем случае она возвращает указатель на структуру:

  struct key *binsearch(char *word, struct key *tab, int n)

то «высмотреть» имя функции оказывается совсем не просто. В подобных случаях иногда пишут так:

  struct key *
  binsearch(char *word, struct key *tab, int n)

Какой форме отдать предпочтение — дело вкуса. Выберите ту, которая больше всего вам нравится, и придерживайтесь ее.