指向struct或class的指针与指向first字段的指针

Question

我最近尝试通过将几个指针的值打印到控制台来调试一个小程序。第一个是结构的内存地址，其他是其字段的内存地址。代码的精简版本如下：

#include <iostream>

struct testingPointers
{
    int i;
    float f;
    double d;
} test;

int main()
{
   std::cout << &test << '\n' << &(test.i) << '\n' << 
            &(test.f) << '\n' << &(test.d);
}

输出是：

0x681110
0x681110
0x681114
0x681118

（显然，不同运行的确切值是不同的，但它们相对于彼此总是具有相同的位置）。

我很困惑，因为第一个指针的值 - test的内存位置 - 与第二个指针的值（test的第一个字段）相同。这是否意味着对象没有真正唯一的内存地址，并且指向结构或类的指针只是指向其第一个字段？如果是这样，那么语句如何

a.b
a->b
a.b()

如果a实际上只是它的第一个字段，那么

是否有意义，因此没有任何字段或方法？

Answer 1

对象的地址应始终是该对象中第一个非静态成员的地址。引用标准（C ++ 11-9.2-20）：

  

指向标准布局结构对象的指针，使用reinterpret_cast进行适当转换，指向其初始成员（或者如果该成员是位字段，则指向它所在的单位），反之亦然。 [注意：因此，在标准布局结构对象中可能存在未命名的填充，但不是在其开头，以实现适当的对齐。

此处提到了标准布局的要求：StandardLayoutType。

这当然可以通过嵌套来应用。对于位字段的第一个成员除之外的类型，该标准没有例外。即：

class X
{
public:
    int x;
};

class Y
{
public:
    X x;
    int y;
};

Y yobj;

按标准&yobj == &yobj.x == &yobj.x.x。

Answer 2

类或结构只描述了应该在内存中保存在一起的字段集合，并且它们之间存在一些语义关系以及对它们进行操作的一些操作。在简单的情况下，内存中类类型对象的内容与构成它的成员（以及一些填充）相比没有更多内容。当内存中有testingPointers个对象时，它实际上只是int，float和double。该类的概念仅用于生成正确的可执行代码 - 它在运行时不存在（至少不是为此目的）。

关于对象是否可以共享内存地址的标准中的重要部分是§1.8/ 6：

  

除非对象是零字段或零大小的基类子对象，否则该对象的地址是它占用的第一个字节的地址。如果一个是另一个的子对象，或者如果至少一个是零大小的基类子对象并且它们是不同类型的，则不是位字段的两个对象可以具有相同的地址;否则，他们应有不同的地址。

我们可以从中推断，因为成员test.i是test的子对象，所以它们可能具有相同的地址。

一旦你深入了解程序中的所有对象，你真正拥有的是标量值和相邻位域的大集合。这些在标准中称为内存位置。这些是真正占据空间的东西。其余的对象都以某种方式由这些组成。

  

内存位置是标量类型的对象或相邻位域的最大序列，所有这些都具有非零宽度。 [注意：该语言的各种功能（如引用和虚函数）可能涉及程序无法访问但由实现管理的其他内存位置。 - 结束记录]

Answer 3

只是为了澄清你的困惑：

1）。第一个指针的值 - 测试的内存位置 - 与第二个指针的值相同（第一个测试字段）。
Struct的地址及其第一个字段必须相同，因为struct不是连续的字段集合。

您还可以考虑数组的情况以进一步简化理解，其中数组的地址显然等于数组的第一个元素（字段）。

2）。这是否意味着对象没有真正唯一的内存地址，并且指向结构或类的指针只是指向其第一个字段？
我认为你把它与JAVA混淆了，其中Object总是在Heap上分配。在C ++中，struct / class总是在Stack上分配，除非它是动态内存分配（使用'new'操作符），其中对象在堆中分配，而指针变量（在Stack中）将指向堆中的该对象。因此，在前一种情况下，struct变量将始终具有与其第一个元素（字段）相同的地址。

希望有所帮助。

Answer 4

内存中的结构只包含其字段串联在一起。根据对齐需要，在结构之前和/或字段之间可能存在填充，但在第一个字段之前通常没有任何额外的“填充”。所以第一个字段和结构本身具有相同的地址。

请记住，在C中，类型仅在编译时存在。