Question

您能帮忙解释一下为什么以下程序正确打印了所有结构成员的值吗？

struct st
{
  int i;
  char c1;
  int j;
  char c2;
};

int main()
{
  struct st a = {5, 'i', 11, 'H'};
  struct st * pa = &a;

  int first;
  char second;
  int third;
  char fourth;

  first = *((int*)pa);
  second = *((char*)pa + 4); /* offset = 4 bytes = sizeof(int) */
  third = *((int*)pa + 2); /* why (pa + 2) here? */
  fourth = *((char*)pa + 12); /* why (pa + 12) here? */
  printf ("first = %d, second = %c, third = %d, fourth = %c\n", first, second, third, fourth);
  return 0;
}

输出：第一= 5，第二= i，第三= 11，第四= H

如何使以上程序泛化？

Answer 1

那是因为在结构中添加了填充字节。 char second;之后将添加三个填充字节，这是因为char之后是int（具有较大对齐方式的成员），因此将插入填充字节以使较大成员的对齐。

Answer 2

如何使以上程序泛化？

使其可靠运行的唯一方法是不猜测偏移量。使用标准的offsetof宏，并始终使用字符指针进行指针算术：

first = *(int*)((char*)pa + offsetof(struct st, i));

您不必在进行访问时就为该字段命名，但是如果您打算将其传递给函数，则绝对应该使用该宏来计算该违约。

Answer 3

这是因为structure的填充。

填充后，structure将如下所示。

struct st
{
  int i;
  char c1;
  char padding[3]; // for alignment of j.
  int j;
  char c2; 
  char padding[3]; // for alignment of structure.
};

因此

first = *((int*)pa);
  second = *((char*)pa + 4); /* offset = 4 bytes = sizeof(int) */
  third = *((int*)pa + 2); /* offset = 8 bytes(pointer arithmetic) to point to int j*/
  fourth = *((char*)pa + 12); /* offset = 12 bytes to point to char c2*/

有关结构填充的更多信息，请阅读 stackblitz

Answer 4

与其他答案一样-padding。

但是有些编译器允许您打包结构，以消除（在大多数情况下）填充。

gcc：

struct __attribute__((packed)) st
{
....
}

访问打包结构的代码可能效率较低且更长。

Answer 5

创建结构时，所有变量都占用相同的空间量（32位），其余未使用的位将被填充。因此，即使您在结构中定义char，也将占用4个字节。这是由于您的处理器以32位来寻址数据这一事实，即使之后使用的位更少。另一端的内存为每个地址存储1个字节，但是当CPU提取数据时，数据将适应总线架构（取决于处理器）。

还请注意，偏移量取决于您使用的指针。在这种情况下，char*将增加1，而int*将增加4。

这也意味着代码不可移植，因为例如int可能在不同的体系结构上定义的大小不相同。

使用基址访问结构成员

5 个答案: