c - 用于访问结构中元素的指针操作

Question

给出下面的简单代码，其中 process_payload 被赋予指向数据包有效负载部分的指针，如何访问 header 部分？理想情况下，调用者应该简单地从头开始提供一个指向完整数据包的指针，但在某些情况下，您没有消息的开头，需要向后工作才能获取 header 信息。我想这个问题变成了对结构体内存布局的理解。

header 通过 sizeof 运算计算为 8 个字节。我假设 Visual C++ 编译器向 header 添加了 3 个字节填充。在执行 ptr arith (pptr->payload - pptr) 时，pptr 和 pptr->payload 之间的差异是十进制 80(不知道为什么是这个值？？)。设置 ptr = (struct Packet*)(payload - 80) 有效，但似乎更像是一种黑客行为。我不太明白为什么减去 sizeof(struct header) 不起作用。

感谢您提供的任何帮助。

struct Header
{
    unsigned char id;
    unsigned int size;
};

struct Packet
{
    struct Header header;
    unsigned char* payload;
};


void process_payload(unsigned char* payload);

int main()
{
    struct Packet* pptr = (struct Packet*)malloc(sizeof(struct Packet));
    pptr->payload = (unsigned char*)malloc(sizeof(unsigned char)*10);

    process_payload(pptr->payload);

    return 1;
}

// Function needs to work backwards to get to header info. 
void process_payload(unsigned char* payload)
{
    // If ptr is correctly setup, it will be able to access all the fields
    // visible in struct Packet and not simply payload part.
    struct Packet* ptr;

    // This does not work when intuitively it should?
    ptr = (struct Packet*)(payload - sizeof(struct Header));
 }

Answer 1

因为在 main您分配两个指针，并将第二个指针传递给 process_payload功能。这两个指针不相关。

有两种方法可以解决此问题，两者都包含单个分配。

第一个解决方案是使用所谓的灵活数组，其中结构中最后一个数组成员没有任何大小:

struct Packet
{
    struct Header header;
    unsigned char payload[];
};

要使用它，您需要进行一次分配，其中结构的大小加上有效负载的大小:

struct Packet *pptr = malloc(sizeof(struct Packet) + 10);

现在pptr->payload像指向 10 个无符号字符的普通指针一样处理。

另一种解决方案是当前解决方案和灵活数组解决方案的混合，是进行一次分配并创建 payload指向单个分配的内存块中正确位置的指针:

struct Packet
{
    struct Header header;
    unsigned char *payload;
};

// ...

struct Packet *pptr = malloc(sizeof(struct Packet) + 10);
pptr->payload = (unsigned char *) ((char *) pptr + sizeof(struct Packet);

请注意，在本例中，要获取 Packet结构来自payload指针，你必须使用sizeof(Packet)而不是仅 sizeof(Header) .

<小时/>

关于上面的代码有两点需要注意:

1. 我don't cast the result of malloc
2. sizeof(char) (以及 unsigned char 的大小)被指定为始终为 1，因此不需要 sizeof