C 结构指针后面的内存内容

Question

浏览一些旧的 C 代码，我遇到了这个 sn-p。我对幕后发生的事情感到非常困惑。

我对struct指针的用法和可操作性没有完全了解，也不太明白下面的代码是如何存储和访问内存的。

struct x{
int i1;
int i2;
char ch1[8];
char ch2[8];
};

struct y{
long long int f1;
char f2[18];
};

int main(void)
{
struct x * myX;
struct y * myY;
myX = malloc(sizeof(struct x));
myX->i1 = 4096;
myX->i2 = 4096;
strcpy(myX->ch1,"Stephen ");
strcpy(myX->ch2,"Goddard");
myY = (struct y *) myX;
printf("myY->f1 = %d\n", myY->f1);
printf("myY->f2 = %s\n", myY->f2);
}

这个输出

 myY->f1 = 4096
 myY->f2 = Stephen Goddard

转换后，i1 存储到 myY->f1 中，ch1 和 ch2 都存储在 myY->f2 中。我的问题是如何？。演员表后的记忆内容是什么样的？

我知道这与结构的大小和指针指向的位置有关（显然），但是在查看这段代码之后，它确实让我意识到我缺乏对指针的理解。

谢谢

Answer 1

记忆不受演员表影响。强制转换只是将一个对象视为另一个不同类型的对象。如果您愿意，可以将代码想象为具有union { struct x a; struct y b; }，然后写入a，但读取b。

这是未定义的行为，但碰巧出现的是各种对象相互重叠，因此您可以看到观察到的结果。

第一个strcpy(myX->ch1,"Stephen "); 也是未定义的行为，因为缓冲区对于字符串来说太小了。

Answer 2

我在这里假设一个 32 位的 int。 struct x后面的内存有24个字节，布局如下：

Bit   0000 0000 00111111 11112222
      0123 4567 89012345 67890123
      ----|----|--------|--------
Field  i1   i2     ch1      ch2

这是第一个 strcpy 之后发生的情况：

      ----|----|--------|--------
Field  i1   i2     ch1      ch2
      ----|----|--------|--------
                Stephen \0
                         ^
                         |
                  Zero terminator

这是在第二个strcpy 之后发生的事情：

      ----|----|--------|--------
Field  i1   i2     ch1      ch2
      ----|----|--------|--------
                Stephen  Goddard\0
                                 ^
                                 |
                           Zero terminator

注意第一个 strcpy 的终止零是如何被覆盖以完成字符串的。

这是struct y的布局：

Bit   00000000 001111111111222222
      01234567 890123456789012345
      --------|------------------
Field     f1            f2

当您将struct x 的指针转换为struct y 时，您不会复制任何内容。 struct y的布局与struct x的布局千篇一律，然后通过f2“窗口”获取x.ch1和x.ch2组合的内容：

        --------|------------------
Y Field    f1            f2
X Field  i1 | i2     ch1 |    ch2
        --------|------------------
                 Stephen  Goddard\0

就打印4096 而言，这是未定义的行为：您将f1（类型为long long int）传递给printf，位于int 参数的位置，因此printf"将数据重新解释为int，切断上半部分（未定义的行为）。如果您使用适当的格式说明符，您得到的数字是17592186048512。

Answer 3

至于内存，它仍然只保存来自struct x 的值，最初是malloced 加上两个指针myX 和myY，都指向struct x。

然而，ch1 和 f2 从相同的相对内存索引 8 开始（很明显，i1 和 f1 也是如此，索引 0）和 f2 也与 @ 重叠987654331@，所以你得到：

                      i1    i2    ch1               ch2
from x's perspective: [int] [int] [char] [char] ... [char] ...
from y's perspective: [long long] [char] [char] ... [char] ...
                      f1          f2
                      0     4     8      9          16

这是可行的，因为一个long long 与两个ints 一样长，即8 个字节。