C语言陷阱与技巧22节，函数需要返回多个值怎么办？C语言能做到吗

上一节主要讨论了C语言函数“返回”多个值的两个方法——使用全局变量，或者借助于函数的参数（当然了，需要指针型参数），为了兼顾多线程编程的安全性和方便性，更推荐的是后面那个方法。不过，如果C语言函数需要返回的值较多，再借助函数的指针型参数就麻烦了。

想象一下，某个C语言函数有十几个参数。

“返回”超多值

如果某个C语言函数能够计算出很多个结果，并且需要将这些结果都返回，该怎么办呢？总不能给函数定义十几个参数吧，何况就算不考虑效率这么做了，使用起来也不方便。

仔细想想应该能够发现，无论需要返回多少个值，这些值都是存在于内存中的，如果我们将这些值集中在一段连续的内存里，只需要知道这段连续内存的起始地址（一个参数就可以），其实就已经能够访问所有的返回值了。只不过，我们还需要知道如何访问这些返回值。例如一段 16 字节的内存，它既可以存放 16 个 char 值，也可以存放 4 个 int 值，还可以存放 2 个 long 型变量。

这里假设 int 和 long 分别占用 4 个字节和 8 个字节内存空间。

事实上，C语言中数据类型的作用之一就是告诉程序该如何访问内存，以及该如何解释该内存里存放的值。

借助数组

如果需要返回的多个值属于同一类型，则可以定义数组将其取出。例如：

void fun(int *arr)
{
    ...
    arr[0] = res0;
    arr[1] = res1;
    ...
    arr[n] = resn;
}

上述C语言代码允许“返回”n 个 int 型的值，但是 fun() 函数并不需要定义 n 个参数，而是仅需一个参数就可以将所有值返回给函数调用者。这是因为数组的各个元素在内存中紧密排列，且每个元素占用内存空间相同，只需知道第一个元素的位置，就可以依次类推出其他所有元素。

借助结构体

如果C语言函数需要返回的多个值数据类型不同，例如 fun() 函数需要返回的值分别为 char 型、short 型、int 型、long 型、float 型、double 型，可能还会有一些指针等其他类型，显然数组无法满足需求。这时可以借助C语言中的结构体：

struct S{
    char    c;
    short   s;
    int     i;
    ...
    void *p;
};
void fun(struct S *sret)
{
    ...
    sret->c = cres;
    sret->s = sres;
    ...
    sres->p = pres;
}

从上面这段示例C语言代码可以看出，即使函数需要返回的多个值数据类型很杂时，借助于C语言结构体也能轻易将它们组合在一起，对于函数而言，仅需一个参数就可以将这些值返回，而无需定义很多个参数。

事实上，在C语言程序开发中，指针与结构体结合传递多个复杂参数的技巧也常被使用在其他地方，例如：

int pthread_create(pthread_t *thread, const pthread_attr_t *attr,
                          void *(*start_routine) (void *), void *arg);

pthread_create() 函数在 Linux 中常被用来创建线程，请看它的后面两个参数，分别是函数指针 start_routine 和 void 指针 arg。pthread_create() 函数会将 start_routine 指向的函数放在一个新线程里执行，要求 start_routine 指向的函数原型如下：

void *thread_fun(void *p);

参数 arg 负责传递参数给 thread_fun()，乍一看 thread_fun() 函数只能接收一个参数，可自由发挥的空间被限制，但了解了指针和结构体组合可以传递任意复杂的参数的技巧后，这种担忧应该就烟消云散了。

易跳进的“陷阱”

可以看出，借助于指针，C语言函数能够轻易通过参数返回任意多的值。不过到目前为止，本专栏介绍的返回多值的C语言函数调用方法都是使用外界变量提供的内存，例如：

int caller(int *res)
{
    int a;
    struct S param;
    ...
    fun(&a);
    sfun(&param);
    ...
    *res = a + p->i;
    return 0;
}

这种风格的C语言代码要求 caller() 不能在 fun() 以及 sfun() 之前返回，否则就极有可能导致程序出现严重错误。因为 caller() 返回后，它的局部变量 a 和 param 就被系统回收了，这时 fun() 再使用它们就相当于使用野指针。具体分析，以及避免该问题的相应小技巧，下一节再说了。