Question

代码优先：

struct yo
{
    char *name;
    int several[10];
    int num;
};

int main(void)
{
    struct yo *test_yo = malloc(sizeof(struct yo));
    printf("%p\t%p\t%p\n", (void *)&test_yo->name, (void *)&test_yo->num, (void *)&test_yo->several);
    return 0;
}

我的问题是：如果malloc只分配一些内存空间并返回指向它的指针，test_yo如何找到其名称的地址，num和几个 - 因为test_yo只是指向一堆垃圾的指针？ malloc实际上是在做一些额外的工作，比如对齐struct成员并记录成员的内存地址吗？

Answer 1

编译器可以解决这个问题。即sizeof计算出所需的空间，编译器将如何安排该存储器中的各种项目

Answer 2

malloc函数本身并不对齐结构的成员，这是编译器在程序运行之前很久就完成的。例如，在具有8字节指针和4字节整数的系统上，可能是：

name将位于结构的开头;
several将偏移8;和
num将位于偏移48处（允许several具有10个四字节元素。）

所有malloc所做的就是给你一些至少足够大的内存来放置那个结构（或者如果找不到足够的内存就给你NULL）。

在结构中字段的定位是由访问所述结构的代码完成的。

Answer 3

malloc仅分配内存。 C编译器在编译时知道结构'yo'包含三个字段，包括一个名为'name'的字段，它在结构偏移0处等等。

编译器因此获取malloc返回的指针，添加已知的结构字段偏移量，最后得到您描述的直接指向成员的地址。

Answer 4

这与malloc无关。发生的事情非常简单 - 通过指针X引用结构成员只是将一个偏移量添加到存储在指针X中的存储器地址（其值）。因此，您只需将偏移量应用于malloc返回的指针。

请记住，编译后的二进制文件中不存在结构 - 它只是高级编程语言的编译时“概念”。您甚至可以使用offsetof宏来获取结构中每个成员的偏移量。

因此，在获取指针及其值的位置并不重要，您可以通过应用添加其偏移量（编译器始终知道）来计算结构“字段”的地址。存储在指针中的值。

这是一个证明这一点的小例子：

#include <stddef.h>
#include <stdio.h>

struct my_struct {
        int x;
        int y;
};

int main()
{
        struct my_struct *s;

        /* Print relative offsets of the structure member fields: */
        printf("Offset of 'x': %lu\n", offsetof(struct my_struct, x));
        printf("Offset of 'y': %lu\n", offsetof(struct my_struct, y));

        /*
         * Assign some random memory address to a pointer and print addresses
         * of the structure and its members. You can see that they are related,
         * pointer to 'x' will always be the same as pointer to structure +
         * `offsetof(struct my_struct, x)` and pointer to 'y' as pointer to
         * structure + `offsetof(struct my_struct, y)`
         */
        s = (void *)0xDEADBEEF;
        printf("Pointer to structure: %p\n", s);
        printf("Pointer to x: %p (x - base = %ld)\n",
               &s->x, (ptrdiff_t)&s->x - (ptrdiff_t)s);
        printf("Pointer to y: %p (y - base = %ld)\n",
               &s->y, (ptrdiff_t)&s->y - (ptrdiff_t)s);

        return 0;
}

不同平台上的结果可能会有所不同，这是我在Intel x86_64上的结果：

$ clang -Weverything -o test ./test.c && ./test
Offset of 'x': 0
Offset of 'y': 4
Pointer to structure: 0xdeadbeef
Pointer to x: 0xdeadbeef (x - base = 0)
Pointer to y: 0xdeadbef3 (y - base = 4)

请注意，您始终可以在运行时计算和字段偏移。与offsetof不同的是，它可用于计算compile-time中的偏移量。

另外，在尝试自己计算场偏移时要小心。虽然编译器无法重新排列字段，但它可以轻松执行padding and alignment，如果需要，可以在字段成员之间有效地添加隐式“空”空格。

希望它有所帮助。祝你好运！

Answer 5

malloc只分配一定量的内存。它返回一个通用指针（即void*）。

编译器会看到结构，并知道它的布局。

如果你有不同的类型，你会得到不同的值（注意下面的代码使用与堆分配的内存完全相同的指针）。

struct foo { int i, j, k };
struct bar { char i, j, k; };
void *ptr = malloc(100);
struct foo * fooptr = (struct foo *)ptr;
struct bar * barptr = (struct bar *)ptr;
printf("foo: %p, %p, %p\n", &fooptr->i, &fooptr->j, &fooptr->k);
printf("bar: %p, %p, %p\n", &barptr->i, &barptr->j, &barptr->k);

Answer 6

C中的结构是一个非常......结构化的内存块。假设主机系统具有32位指针和32位整数，则name（指针）将始终位于结构的偏移0处; several的FIRST元素将始终位于结构的偏移量4处（偏移量0 + {指针大小}）;并且num将始终位于结构的偏移44处（偏移4 + 10 * {sizeof an int}）。从平台到平台和编译器到编译器的偏移量可能有所不同，具体取决于数据类型大小，内存对齐等，但对于给定的平台 - 编译器组合，总是相同。对于我上面给出的示例，类型struct yo的每个项目将精确地为48个字节长，例如，num始终位于结构中的偏移44处。

malloc是否只分配内存，没有其他内容？

6 个答案: