Question

我正在构建一种动态数组（向量），但不是将数据（通常为void *嵌入到struct vector中，而是为struct vector保留了空间+一个字节，例如使用size_t的数组的示例：

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

struct vector {
    size_t capacity;
    size_t typesize;
    size_t size;
};

#define VECTOR(v) ((struct vector *)((unsigned char *)v - sizeof(struct vector)))

static void *valloc(size_t typesize, size_t size)
{
    struct vector *vector;
    unsigned char *data;

    data = calloc(1, sizeof(*vector) + typesize * size);
    if (data == NULL) {
        return NULL;
    }
    vector = (struct vector *)data;
    vector->typesize = typesize;
    vector->capacity = size;
    vector->size = 0;
    return data + sizeof(*vector);
}

static void *vadd(void *data)
{
    struct vector *vector = VECTOR(data);
    unsigned char *new;
    size_t capacity;

    if (vector->size >= vector->capacity) {
        capacity = vector->capacity * 2;
        new = realloc(vector, sizeof(*vector) + vector->typesize * capacity);
        if (new == NULL) {
            return NULL;
        }
        vector = (struct vector *)new;
        vector->capacity = capacity;
        vector->size++;
        return new + sizeof(*vector);
    }
    vector->size++;
    return data;
}

static size_t vsize(void *data)
{
    return VECTOR(data)->size;
}

static void vfree(void *data, void (*func)(void *))
{
    struct vector *vector = VECTOR(data);

    if (func != NULL) {
        for (size_t iter = 0; iter < vector->size; iter++) {
            func(*(void **)((unsigned char *)data + iter * vector->typesize));
        }
    }
    free(vector);
}

int main(void)
{
    size_t *data;

    data = valloc(sizeof(size_t), 1);
    if (data == NULL) {
        perror("valloc");
        exit(EXIT_FAILURE);
    }
    for (size_t i = 0; i < 10; i++) {
        data = vadd(data);
        if (data == NULL) {
            perror("vadd");
            exit(EXIT_FAILURE);
        }
        data[i] = i;
    }
    for (size_t i = 0; i < vsize(data); i++) {
        printf("%zu\n", data[i]);
    }
    vfree(data, NULL);
    return 0;
}

问题是：malloc（void *）的结果地址+ struct的大小是否适合任何类型？该代码的行为定义是否正确？

Answer 1

malloc + size_t * 3的地址是否适合任何类型？

不，不一定。

通过使前缀数据也为基本对准来确定基本对准。

一种方法是使用union和struct vector中的max_align_t。 union uvector的大小将是基本对齐方式的倍数。

max_align_t 这是一种对象类型，其对齐方式与实现所支持的对齐方式一样大在所有情况下

union uvector {
  max_align_t a;
  struct vector {
    size_t capacity;
    size_t typesize;
    size_t size;
  } v;
};

union uvector *uvector;
unsigned char *data;

data = calloc(1, sizeof *uvector ...
...
return data + sizeof *uvector;

答案效率低下-在另一个答案中进行了重新设计。

Answer 2

malloc + size_t * 3的地址是否适合任何类型？

否，因为可能存在比size_t更高的对齐要求的标准类型。标准类型的对齐要求将是编译器使用的许多基本对齐之一。

C11的<stddef.h>定义了标准类型max_align_t，其对齐方式与实现支持的任何标准类型一样重要。（可能有一些扩展类型比max_align_t具有更高的对齐要求。）C11还具有_Alignof和_Alignas关键字。

_Alignof是对一个类型进行运算的运算符，其结果是一个整数常量表达式，该表达式等于该类型的对齐要求（以字节为单位）。最大的基本对齐方式由_Alignof(max_align_t)给出。

在{em>对齐说明符中，_Alignas关键字用作声明的一部分，以提高声明的对象或成员的对齐要求。（不能用于降低对象或成员的对齐要求。）对齐说明符具有以下形式之一：

_Alignas ( 类型名称 )
_Alignas ( 常量表达式 )

其中 constant-expression 指定所需的对齐方式（以字节为单位）。具有 type-name 的第一种形式等同于 _Alignas ( _Alignof {{1} } 类型名称 ( )。

您可以使用对齐方式说明符，将)的第一个成员的对齐要求提高到最大基本对齐方式，如下所示：

struct vector

由于struct vector { _Alignas(max_align_t) size_t capacity; size_t typesize; size_t size; };的第一个成员现在具有最大可能的基本对齐方式，因此struct vector总体上具有相同的对齐要求（除非它包含需要扩展对齐的非标准类型） ）。如有必要。编译器会在struct vector的末尾添加额外的填充，以确保struct vector是sizeof(struct vector)的倍数。

malloc + size_t * 3的地址是否适合任何类型？

2 个答案: