仅使用指针算法在结构的成员之间移动

Question

参考下面的代码，我可以这样往结构的成员中插入数据：

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

struct user {
    int id;
    char username[20];
    char password[20];
};

int main(void) {
    struct user *p;
    p = malloc(sizeof(struct user));
    p->id = 27;
    strcpy(p->username, "roberto");
    strcpy(p->password, "P4_4t4r");

    printf("Id       = %d\n", p->id);
    printf("Username = %s\n", p->username);
    printf("Password = %s\n", p->password);

    return 0;
}

上面提到的程序可以运行。现在，我想尝试使用指针算法，用于赋值和显示结构成员，我想我会这样做：

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

struct user {
    int id;
    char username[20];
    char password[20];
};

int main(void) {
    struct user *p;
    p = malloc(sizeof(struct user));

    *(int*)p = 27;      // id = 27

    p += 4;             // int is 4 bytes, so let's move 4 bytes ...

    *(char*)p = 'r';
    *(char*)++p = 'o';
    *(char*)++p = 'b';
    *(char*)++p = 'e';
    *(char*)++p = 'r';
    *(char*)++p = 't';
    *(char*)++p = 'o';
    *(char*)++p = '\0';

    p += 13;

    *(char*)p = 'P';
    *(char*)++p = '4';
    *(char*)++p = '_';
    *(char*)++p = '4';
    *(char*)++p = 't';
    *(char*)++p = '4';
    *(char*)++p = 'r';
    *(char*)++p = '\0';


    p -= 31; // I put the pointer back to the first byte of the memory block
    // Output

    printf("Id       = ");
    printf("%d\n", *(int*)p);

    p += 4;

    printf("Username = ");
    printf("%c", *(char*)p);        // r
    printf("%c", *(char*)++p);      // o
    printf("%c", *(char*)++p);      // b
    printf("%c", *(char*)++p);      // e
    printf("%c", *(char*)++p);      // r
    printf("%c", *(char*)++p);      // t
    printf("%c\n", *(char*)++p);    // o
    ++p;                            // \0

    p += 13;

    printf("Password = ");
    printf("%c", *(char*)p);        // P
    printf("%c", *(char*)++p);      // 4
    printf("%c", *(char*)++p);      // _
    printf("%c", *(char*)++p);      // 4
    printf("%c", *(char*)++p);      // t
    printf("%c", *(char*)++p);      // 4
    printf("%c\n", *(char*)++p);    // r
    ++p;                            // \0

    printf("\n");   
    p -= 31; // I put the pointer back to the first byte of the memory block

    return 0;
}

我从两个来源的比较中意识到右箭头选择 (->) 运算符非常有用。 现在我想到了使用指针的算术将值分配给结构的成员，并使用右箭头选择 (->) 运算符显示它们的内容，如下所示：

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

struct user {
    int id;
    char username[20];
    char password[20];
};

int main(void) {
    struct user *p;

    p = malloc(sizeof(struct user));
    *(int*)p = 27;

    p += 4;

    *(char*)p = 'r';
    *(char*)++p = 'o';
    *(char*)++p = 'b';
    *(char*)++p = 'e';
    *(char*)++p = 'r'; 
    *(char*)++p = 't'; 
    *(char*)++p = 'o';
    *(char*)++p = '\0';

    p += 13;

    *(char*)p = 'P';
    *(char*)++p = '4';
    *(char*)++p = '_';
    *(char*)++p = '4';
    *(char*)++p = 't';
    *(char*)++p = '4';
    *(char*)++p = 'r';
    *(char*)++p = '\0';

    p -= 31;

    printf("Id       = %d\n", p->id);
    printf("Username = %s\n", p->username);
    printf("Password = %s\n", p->password);

    return 0;
}

但在后一种情况下，我得到了这个结果：

Id       = 27
Username = 
Password = 

谁能告诉我哪里错了？

Answer 1

增加指向结构的指针会将其移动到结构的末尾。

想象一个数组，其中每个元素都是struct user。如果p 被声明为struct user *p 并指向该数组的开头，则p += 4 将使其指向该数组中的第五个元素（struct user）。

这意味着当你正在执行时

*(char*)p = 'r';
*(char*)++p = 'o';
...

您超出了您分配的结构的范围。

如果您希望指针按较小类型的大小递增，则需要先将其强制转换为该类型的指针：

unsigned char *byteptr = (unsigned char *)p;

然后使用byteptr 执行您的写入操作。

这里的另一个隐藏问题是编译器和硬件架构的不同组合导致不同的alignment requirements。这意味着编译器可能会在结构字段之间插入填充。

使用指针算法来计算指向结构字段的指针是一个坏主意，因为您需要知道填充是什么。最好的办法是直接使用->（在结构指针上）或.（在结构值上）来引用结构字段。

不过，您在这里所做的是一个很好的学习练习。您可能应该使用strncpy 而不是strcpy。