Question

我遇到了一个人们称之为＆＃34; Struct Hack＆＃34;我们可以在结构中声明一个指针变量，如下所示：

struct myStruct{
    int data;
    int *array;
};

以及稍后当我们在struct myStruct函数中使用malloc为main()分配内存时，我们可以在同一步骤中同时为int *array指针分配内存，如这样：

struct myStruct *p = malloc(sizeof(struct myStruct) + 100 * sizeof(int));

p->array = p+1;

而不是

struct myStruct *p = malloc(sizeof(struct myStruct));

p->array = malloc(100 * sizeof(int));

假设我们想要一个大小为100的数组。

据说第一个选项更好，因为我们可以获得连续的内存块，我们可以在后一种情况下通过一次调用free（）和2次调用来释放整个块。

试验，我写了这个：

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

struct myStruct{
    int i;
    int *array;
};

int main(){
    /* I ask for only 40 more bytes (10 * sizeof(int)) */

    struct myStruct *p = malloc(sizeof(struct myStruct) + 10 * sizeof(int)); 

    p->array = p+1; 

    /* I assign values way beyond the initial allocation*/
    for (int i = 0; i < 804; i++){
        p->array[i] = i;
    }

    /* printing*/
    for (int i = 0; i < 804; i++){
        printf("%d\n",p->array[i]);
    }

    return 0;
}

我可以毫无问题地执行它，没有任何分段错误。看起来很奇怪。

我也知道C99有一条规定说，我们可以int *array而不是在结构中声明int array[]，我只使用malloc()执行此操作结构，如

struct myStruct *p = malloc(sizeof(struct myStruct));

并像这样初始化array []

p->array[10] = 0; /* I hope this sets the array size to 10 
                    and also initialises array entries to 0 */

但是再一次这种奇怪的地方，我能够访问并分配超出数组大小的数组索引，并打印条目：

for(int i = 0; i < 296; i++){ // first loop
    p->array[i] = i;
}

for(int i = 0; i < 296; i++){ // second loop
    printf("%d\n",p->array[i]);
}

打印p->array[i]到i = 296后，它会给我一个细分错误，但显然除了i = 9之外没有问题。（如果我在上面的第一个for循环中增加＆＃39; i＆＃39;直到300，我立即得到分段错误，程序不会打印任何值。）

关于发生了什么的任何线索？它是未定义的行为还是什么？

编辑：当我使用命令

编译第一个片段时

cc -Wall -g -std=c11 -O    struct3.c   -o struct3

我收到了这个警告：

 warning: incompatible pointer types assigning to 'int *' from
  'struct str *' [-Wincompatible-pointer-types]
    p->array = p+1;

Answer 1

是的，你在这里看到的是一个未定义行为的例子。

写入超出已分配数组的末尾（也就是缓冲区溢出）是未定义行为的一个很好的例子：它经常会出现在＃34;正常工作＆＃34;，而有时它会崩溃（例如＆＃34;分段错误＆＃34;）。

一个低级别的解释：内存中的控制结构与您分配的对象相距一定距离。如果你的程序有很大的缓冲区溢出，那么它将更有可能损坏这些控制结构，而对于更温和的溢出，它会损坏一些未使用的数据（例如填充）。但是，在任何情况下，缓冲区溢出都会调用未定义的行为。

＆＃34; struct hack＆＃34;在你的第一种形式中也会调用未定义的行为（如警告所示），但是在一些特殊类型中 - 它几乎可以保证在大多数编译器中它总能正常工作。但是，它仍然是未定义的行为，因此不建议使用。为了制裁它的使用，C委员会发明了这个＆＃34;灵活的阵列成员＆＃34;语法（你的第二种语法），保证可以工作。

只是为了说清楚 - 对数组元素的赋值永远不会为该元素分配空间（至少在C中）。在C中，当分配给一个元素时，它应该已经被分配，即使该数组是＆＃34;灵活的＆＃34;。您的代码应该知道在分配内存时要分配多少。如果您不知道要分配多少，请使用以下技术之一：

分配上限： struct myStruct{ int data; int array[100]; // you will never need more than 100 numbers };
使用realloc
使用链接列表（或任何其他复杂的数据结构）

Answer 2

你所描述的＆＃34; Struct Hack＆＃34;确实是一个黑客。这不值得IMO。

p->array = p+1;

会在许多需要显式转换的编译器上给你带来问题：

p->array = (int *) (p+1);

我可以毫无问题地执行它，没有任何分段错误。看起来很奇怪。

这是未定义的行为。您正在访问堆上的内存，许多编译器和操作系统不会阻止您这样做。但使用它是非常糟糕的做法。

C中struct中可变长度数组的奇怪行为

2 个答案: