在函数参数中返回双 *

Question

无数 GSL 函数在其第一个参数中将其结果作为指针返回。比如

int gsl_matrix_get_col (gsl_vector * v, const gsl_matrix * m, size_t j)

我的编程水平非常低，但有人告诉我这样的事情对于局部变量是不可能的（在函数末尾删除），但对于指针是可能的，只要它们由调用函数正确声明和分配。我觉得很奇怪，指针和普通变量之间应该存在这样的根本区别，但是我尝试将这种结果存储在变量中用于一个简单的 GSL 程序，我想要一个函数 (fetch_eigenvalue() ) 输出两件事。而我失败了。我的程序如下：

#include <math.h>
#include <gsl/gsl_matrix.h>
#include <gsl/gsl_blas.h>


/* Parameters */
#define N 3


int CREATE_MATRIX_AND_VECTOR(gsl_matrix *m, gsl_vector *v);
double fetch_eigenvalue(gsl_matrix *M, gsl_vector *v, double *rescos);

int main()
{
gsl_matrix *unit_matrix = gsl_matrix_calloc(N, N); //soon to be unity 
gsl_vector *v = gsl_vector_calloc(N);          //soon to be unit x vector
double *outcos = (double*)malloc(sizeof(double) );

printf("**********************************************\n");
CREATE_MATRIX_AND_VECTOR(unit_matrix, v);
fetch_eigenvalue(unit_matrix, v, outcos);   
printf("==IN MAIN: outcos = %e\n", *outcos);

free((void *)outcos);
gsl_vector_free(v);
gsl_matrix_free(unit_matrix);
printf("**********************************************\n");
return(0);
}

int CREATE_MATRIX_AND_VECTOR(gsl_matrix * m, gsl_vector *v)
{
int i;

    for (i = 0; i < N; i++)
    {
        gsl_matrix_set(m, i, i, 1.0);
    }

    gsl_vector_set(v, 0, 1.0);

return(0);
}

double fetch_eigenvalue(gsl_matrix *M, gsl_vector *v, double *rescos)   //fetches eigenvalue, if Mv is parallel to v within accuracy gvaccu
                                    //rescos is the cosine of the angle between Mv and v
{

int i,lv;
double v0, v1, cos;
double result;
double vnorm, pnorm;
double rdot;
lv = v->size;

double gvaccu = 1e-10;


            gsl_vector *prod = gsl_vector_calloc(lv);
            gsl_matrix_get_row(prod, M, 0);

            if(gsl_blas_dnrm2(prod)==0.0)
            {
                result = 0.0;
            }
            else
            {
                gsl_blas_dgemv( CblasNoTrans,1.0, M, v, 0.0, prod);
                gsl_blas_ddot(prod, v, &rdot);
                pnorm = gsl_blas_dnrm2(prod);
                vnorm = gsl_blas_dnrm2(v);
                cos = rdot/pnorm/vnorm;
                cos = fabs(cos);
                rescos = &cos;

                if(fabs(cos -1.0) > gvaccu)
                {
                    result = -1.0;
                }
                else
                {
                v0 = gsl_vector_get(v,0);
                v1 = gsl_vector_get(prod,0);
                result = v1/v0;
                }
            }
        printf("==IN FETCH_EV: COS = %e\n", cos);//print cheat!!
        printf("==IN FETCH_EV: RESCOS = %e\n", *rescos);//print cheat!!
gsl_vector_free(prod);
return(result);     
}

我运行它并得到以下输出：

ludi@ludi-M17xR4:~/Desktop/Healpix_3.20$ g++ -o wrong_output wrong_output.c -L. -L/sw/lib -I/sw/include -lgsl -lblas && ./wrong_output 
**********************************************
==IN FETCH_EV: COS = 1.000000e+00
==IN FETCH_EV: RESCOS = 1.000000e+00
==IN MAIN: outcos = 0.000000e+00
**********************************************
ludi@ludi-M17xR4:~/Desktop/Healpix_3.20$ 

因此，调用者 main() 对 fetch_eigenvalue() 内部发生的事情一无所知，尽管我使用了指针。我究竟做错了什么？我有一种感觉，我误解了一些非常重要的东西。

Answer 1

我总结了您在fetch_eigenvalue 函数中使用参数rescos 所做的事情：

double fetch_eigenvalue(gsl_matrix *M, gsl_vector *v, double *rescos)
{
    double cos;
    // some code
    rescos = &cos;
    // some code
    return(result);
}

在这里，您不是在修改 rescos 指向的双精度值，而是在修改变量 rescos 本身，它是您的 main 中使用的变量 outcos 的副本。

你想要在fetch_eigenvalue中做的是将cos的值复制到rescos指向的变量中：

double fetch_eigenvalue(gsl_matrix *M, gsl_vector *v, double *rescos)
{
    double cos;
    // some code
    *rescos = cos;
    // some code
    return(result);
}

编辑：正如其他答案所述，最好尽可能避免使用 malloc，在这里您可以：

double outcos;
fetch_eigenvalue(unit_matrix, v, &outcos);

Answer 2

我怀疑这是因为rescos = &cos; 语句将局部变量cos 的地址保存到rescos 中。但是，此变量的范围只是局部的，因此您不能在 main() 中使用它。我想你想做的是：

1. 将fetch_eigenvalue函数中的rescos = &cos;改成*rescos = cos;，这样cos的值就存放在rescos指向的地址了

2. 在main()函数中仅使用double outcos;，即不要使用指针

3. 将fetch_eigenvalue 称为fetch_eigenvalue(unit_matrix, v, &outcos);

Answer 3

我对 GSL 一无所知，但它似乎是一个使用 C 风格界面的库。要从函数中设置值，它们使用指针。您似乎还不知道如何使用这样的 API，所以这里有一些提示。

声明

double *outcos = (double*)malloc(sizeof(double) );
...
fetch_eigenvalue(unit_matrix, v, outcos);   

不是您希望使用这样的 API 的方式。相反，您只需定义一个双精度变量，并在调用中使用运算符的地址：

double outcos;
...
fetch_eigenvalue(unit_matrix, v, &outcos);   

另外，在您的方法中，要分配一个值，请使用不要使用

        cos = fabs(cos);
        rescos = &cos;

但是

        cos = fabs(cos);
        *rescos = cos;

将值分配给指向的变量，而不是指针。 希望这会有所帮助。