C言語 出力が(NULL)になる

Question

###前提条件
２分木のコードを書いています。
preorderは行きがけ順
inorderは通りがけ順
postorderは帰りがけ順
で各ノードのラベルを出力するプログラムを書こうとしています.

create_tree内で作成したノードのラベルを出力できるのを確認しているのですが,
他のプログラムでは下の実行結果のようになってしまいます。

原因がわからないので,原因または原因の探し方を教えて頂きたいです.

よろしくお願いします.

###実行結果

***:/mnt/c/Users/user/Desktop/***$ make
cc    -c -o binarytree.o binarytree.c
cc   binarytree.o main_binarytree.o   -o binarytree
***:/mnt/c/Users/user/Desktop/***$ ./binarytree
F
I
D
G
A
L
C
preorder: (null)(null)
inorder: (null)(null)
postorder: (null)(null)

###コード
<binarytree.h>

#ifndef INCLUDE_GUARD_BINARYTREE_H
#define INCLUDE_GUARD_BINARYTREE_H

typedef struct node {
  char *label;
  struct node *left;
  struct node *right;
} Node;

Node *create_tree(char *label, Node *left, Node *right);
void preorder(Node *n);
void inorder(Node *n);
void postorder(Node *n);
void display(Node *n);
void breadth_first_search(Node *n);
int height(Node *n);
void delete_tree(Node *n);

#endif  // INCLUDE_GUARD_BINARYTREE_H

<binarytree.c>

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include "binarytree.h"

Node *create_tree(char *label, Node *left, Node *right)
{
  Node *root = (Node*)malloc(sizeof(Node));

  root->left = (Node*)malloc(sizeof(Node));
  root->right = (Node*)malloc(sizeof(Node));
  root->label = (char*)malloc(sizeof(char));
  
  printf("%s",label);
  return root; 
}

void preorder(Node *n)
{
  if (n != NULL)
  {
    printf("%s",n->label );
    preorder(n->left);
    preorder(n->right);
  }
}

void inorder(Node *n)
{
  if (n != NULL)
  {
    inorder(n->left);
    printf("%s",n->label );
    inorder(n->right);
  }
}

void postorder(Node *n)
{
  if (n != NULL)
  {
    postorder(n->left);
    postorder(n->right);
    printf("%s",n->label );
  }
}

<main_binarytree.c>

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include "binarytree.h"

int main(void) {
  // Build a binary tree
  Node *f = create_tree("F", NULL, NULL);
  Node *i = create_tree("I", NULL, NULL);
  Node *d = create_tree("D", f, NULL);
  Node *g = create_tree("G", NULL, NULL);
  Node *a = create_tree("A", i, d);
  Node *l = create_tree("L", NULL, g);
  Node *c = create_tree("C", a, l);

  printf("preorder: ");
  preorder(c);
  printf("\n");

  printf("inorder: ");
  inorder(c);
  printf("\n");

  printf("postorder: ");
  postorder(c);
  printf("\n");

return EXIT_SUCCESS;
}

binarytree: binarytree.o main_binarytree.o

Comments

[dameo]

原因はもう分かっているようなので、原因の探し方だけ。

今回のケースでは最初にNULLが検出されているのが、
preorder: (null)(null)

これなので、まずはpreorderを調べます。
関数preorder()の中ではn->labelを参照してprintf()しています。これをデバッガで追っかけてみます。
最初にmain関数のcを引数にpreorder()が呼ばれますが、このときのnは
n->label: どこかのアドレス 内容は""
n->left: どこかのアドレス
n->left->label: 0x0
n->right: どこかのアドレス
n->left->label: 0x0
となっています。すると、cのlabelを出力するときは""なので何も出力されず、n->leftで再帰呼び出しした際に0x0なので(null)が出力され、n->rightで再帰呼び出しした際も0x0で(null)が出力されてしまっていたことが分かります。

次はlabelに""やNULLが入っていた原因を追うことになります。
c->labelやc->left or right->labelを設定しているのはcreate_tree()関数なので、そちらを見てみます。
ここもデバッガで追っかければ分かるのですが、コードを見るだけでlabelはもちろん、メンバ変数に引数で渡された値を全く代入していないことが分かります。そのため、mallocで確保された領域がそのまま使用されており、確保された領域が偶然(?)0だったため、""だったり、NULLだったりしていたということです。

対策としては引数で渡された値を設定すればいいかと思います。渡されたポインタをそのまま代入するか、コピーした内容を作成し、それを設定するかはプログラムの仕様で決めることになります。引数で渡された変数の生存期間と、引数で渡された変数の中身を変更することによりTreeの内容の変更を許すかどうか？によって決まります。

Answer 1

label の型は、char ではなく、char* です。
ポインタですから、そのポインタが指す文字列の領域を確保する必要があります。
strdup は標準ライブラリ関数ではありませんが、多くの処理系で使えます。

#include <string.h>  // strdup

Node *create_tree(char *label, Node *left, Node *right)
{
  Node *root = (Node*)malloc(sizeof(Node));

  root->left = left;
  root->right = right;
  root->label = strdup(label);
  printf("%s",label);
  return root; 
}

追記
今回、label は "F" のような文字列リテラルなので、strdup は不要でした。
root->label = label; で十分です。strudup が必要になるのは、
次のように同じバッファの文字列を何度も使用する場合でした。

    cahr buf[100];
    while (scanf("%s", buf) == 1) {
        Node *p = create_tree(buf, NULL, NULL);

Comments

[Mellonn]

御回答ありがとうございます.
Node型のメモリ領域を開放するのは,Node型の各メンバのメモリを割り当てることと同義という認識でよろしいでしょうか?

[kazuma-s]

Node型のメモリ領域をmallocで「確保」すると、Node型の各メンバのメモリは割り当てられます。
メモリ領域は free で「解放」します。

Answer 2

create_tree 関数で与えられた引数の値は関数の中でどのように使われているか確認しましょう。

Node *create_tree(char *label, Node *left, Node *right)
{
  Node *root = (Node*)malloc(sizeof(Node));

  root->left = (Node*)malloc(sizeof(Node));
  root->right = (Node*)malloc(sizeof(Node));
  root->label = (char*)malloc(sizeof(char));

  printf("%s",label);
  return root; 
}

Comments

[Mellonn]

各引数を入れるための主記憶領域を確保しただけで,その領域に引数を代入していないことが原因だとわかりました。ありがとうございます。
labelはchar型なのでわざわざ確保しなくてよいことも気づきました(なぜなのかはちゃんと説明できませんが...)