使用 malloc 为结构分配 C 内存答案

【问题标题】：C memory allocation for struct with malloc使用 malloc 为结构分配 C 内存
【发布时间】：2015-11-09 01:46:40
【问题描述】：

我试图了解 C 中 struct 的内存分配，但我被困住了。

struct Person {
    char *name;
    int age;
    int height;
    int weight;
};
struct Person *Person_create(char *name, int age, int height, int weight)
{
    struct Person *who = malloc(sizeof(struct Person));
    assert(who != NULL);

    who->age = age;
    who->height = height;
    who->weight = weight;
    who->name = strdup(name);

    return who;
}
int main(int argc, char *argv[])
{
    struct Person *joe = Person_create("ABC", 10, 170, 60);
    printf("Size of joe: %d\n", sizeof(*joe));
    printf("1. Address of joe \t= %x\n", joe);
    printf("2. Address of Age \t= %x\n", &joe->age);
    printf("3. Address of Height \t= %x\n", &joe->height);
    printf("4. Address of Weight \t= %x\n", &joe->weight);
    printf("5. Address of name \t= %x\n", joe->name);
...

我不明白的是这个结构的内存分配。在我的打印输出中，我看到了这个：

Size of joe: 24
1. Address of joe   = 602010
2. Address of Age   = 602018
3. Address of Height    = 60201c
4. Address of Weight    = 602020
5. Address of name  = 602030

问题：

为什么 1 和 2 之间有间隙？
为什么 4 和 5 之间有差距？
*name 的大小是如何计算的，因为名称仅指向第一个字符？

【问题讨论】：

4的间隙是char*的大小。最后一个空白是 char* 而不是指针的地址
要打印带有printf 的指针，请使用"%p" 格式代码。
@joachimpileborg 并使用%zu 代替size_t。
%d对应的参数类型必须为int；您提供了一个 size_t 值，它调用了未定义的行为。也许你的意思是%zu。类似地，对应于%x 的参数类型应该是unsigned int，但是您已经提供了各种指针值......也许您打算使用%p 并强制转换为(void *)。 assert 应该用作调试辅助，而不是错误处理功能。这些用词不当使我对您正在阅读的书感到担忧；顺便问一下，那本书是什么？
顺便说一下，没有要求两个连续的内存分配应该返回两个连续的内存块。你也不要打印name成员的位置，而是@返回的指针987654339@ 调用（它本身调用malloc），要打印name 成员的位置，您应该使用地址运算符&，就像其他人一样。这也是造成 4 到 5 之间“差距”的原因之一。

标签： c memory memory-management struct malloc

【解决方案1】：

这是由于称为数据对齐。引用this website

C/C++ 中的每种数据类型都会有对齐要求（实际上它是由处理器架构而非语言强制要求的）。

然后将这个要求扩展到结构：

由于各种数据类型的对齐要求，结构的每个成员都应该自然对齐。

您可以通过this文章详细阅读..

【讨论】：

-1，对不起。数据对齐不是这里的主要因素。 OP 有三个问题：“为什么 1 和 2 之间有差距？”、“为什么 4 和 5 之间有差距？”和“如何计算 *name 的大小仅作为 name 点到第一个字符？”。数据对齐确实在第二个问题中发挥了作用，但这并不是故事的全部（也不是故事的重要部分）；它在回答第一个和第三个问题时没有任何作用。
这个答案的大量赞成/反对票可能是由于to this Meta question。
4 年后 - 是的，这是一个答案。这个答案确实回答了一个问题。或者很多。但它在 OP 中完全没有解决任何问题。

【解决方案2】：

对象joe的地址和数据成员age的地址之间没有间隙。该范围被数据成员name占用。

struct Person {
    char *name;
    int age;
    //...

根据输出

1. Address of joe   = 602010
2. Address of Age   = 602018

它占用8个字节，在你的平台上sizeof( char * )等于8。它的地址与对象joe本身的地址一致。

在此声明中

printf("5. Address of name \t= %x\n", joe->name);

您没有输出name 本身的地址。您打印了存储在此指针中的值，该值是使用 strdup 获得的字符串文字 "ABC" 的副本的第一个字符的地址。

所以输出 4 和 5 中的值之间存在差距，因为它们是不同的内存范围。数据成员weight 属于对象joe，而字符串文字"ABC" 的副本存储在对象之外。该对象只有数据成员name，它指向文字副本的第一个字符。

因为name 是一个指针，所以它的大小是这样计算的

sizeof( char * )

或

sizeof( joe->name )

等于 8，正如我在文章开头所解释的那样。

如果您想确定字符串文字的长度，您应该使用标头<string.h> 中声明的标准函数strlen。例如

printf( "%zu\n", strlen( joe->name ) );

【讨论】：

【解决方案3】：

c 标准唯一保证的是第一个成员的地址与结构的地址相同，并且后续成员的地址随着它们在结构中的位置而增加。

允许编译器在成员之间插入空格；这称为填充。将其视为针对特定平台优化结构的编译器。

数组在内存中必须始终是连续的。

【讨论】：

【解决方案4】：

为什么1和2之间有差距？

一个结构的起始地址总是等于它的第一个成员的地址。来自 C 标准：

6.7.2.1-13。一个指向结构对象的指针，经过适当的转换，指向它的初始成员

第一个成员不是age，而是name。所以下面两行应该打印相同的地址：

printf("1. Address of joe \t= %x\n", joe);
printf("1. Address of name-pointer \t= %x\n", &joe->name);

在您的代码中，

printf("5. Address of name \t= %x\n", joe->name);

打印的不是指针的地址，而是指针指向的数据的地址。

*name 的大小如何计算为 name 仅指向第一个字符？

name是一个指针，无论它指向的数据大小如何，它都会占用 8 个字节的内存（在您的情况下，它可能是一个字符串、单个 char、一个 int 或其他）。

为什么4和5之间有差距？

用于存储实际name 字符串的内存不在结构内 - strdup 分配内存某处以将字符串复制到其中。这恰好是结构的最后一个成员之后的 16 个字节。然后你的name 指针指向这个内存位置。

请注意，填充和内存对齐仅是结构大小的一个因素（它们与您明确提出的问题无关）。由于该结构包含一个指针（在您的机器上为 8 个字节）和 3 个整数（每个 4 个字节），因此可以假设总大小为 20 个字节。在大多数平台上，内存是 8 字节对齐的——这就是为什么你的结构的大小被四舍五入到 24 字节的原因。这样，如果你声明一个Persons的数组，每个数组元素都从一个8字节对齐的地址开始，即地址值可以被8整除。

【讨论】：

【解决方案5】：

结构的内存布局取决于机器，因此除非您尝试实现 DBMS 或设备驱动程序或类似的东西，否则您不应该为此烦恼。

sizeof(*name) 等于sizeof(char)，我不明白你在这里有什么困惑，你能再解释一下吗？

【讨论】：

我真的认为这不能解决所提出的问题。