面试题：C语言结构体值传递函数中的数据一致性与优化

Question

假设有一个C语言程序，其中有一个结构体表示一个复杂的图形对象（包含坐标、颜色、形状等信息）。编写一个函数，通过结构体值传递来处理这个图形对象，在函数内部对图形对象的部分属性进行修改（例如改变颜色）。讨论这种值传递方式下，如何保证数据一致性，以及在性能优化方面可以采取哪些措施（比如结合指针传递与值传递的优缺点进行分析）。

Answer 1

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

// 定义表示图形对象的结构体
typedef struct {
    int x;
    int y;
    char color[20];
    char shape[20];
} GraphicObject;

// 处理图形对象的函数，通过值传递
void modifyGraphicObject(GraphicObject obj) {
    // 修改颜色属性
    strcpy(obj.color, "red");
}

int main() {
    GraphicObject myObject = {10, 20, "blue", "circle"};
    printf("Before modification: color = %s\n", myObject.color);

    modifyGraphicObject(myObject);
    printf("After modification: color = %s\n", myObject.color);

    return 0;
}

保证数据一致性

1. 函数内操作谨慎：在函数内部修改结构体成员时，要确保逻辑正确，避免错误修改导致数据不一致。例如，在修改颜色时，保证颜色字符串的合法性和长度限制，防止越界等问题。
2. 函数返回值：如果需要将修改后的数据反馈给调用者，可以让函数返回修改后的结构体对象，调用者用返回值更新原结构体。不过在本题中因为是值传递，原结构体不会被直接修改。

性能优化措施

• 值传递优点：简单直观，函数内部对参数的操作不会影响原结构体，有一定的数据保护作用。
• 值传递缺点：如果结构体很大，值传递会消耗较多的时间和空间用于复制整个结构体。
• 结合指针传递：
  • 指针传递优点：如果结构体较大，使用指针传递只传递地址，效率更高。同时可以直接修改原结构体数据，无需返回修改后的值。
  • 指针传递缺点：需要注意指针的合法性，空指针等情况可能导致程序崩溃。同时，直接修改原数据，可能破坏数据的一致性，需要更严格的代码逻辑保证。
  • 结合方式：对于较大的结构体，若只是读取部分数据不修改，可以使用const指针传递以提高性能并保护数据；若需要修改，也使用指针传递，但在函数内部要仔细处理指针操作，保证数据一致性。