C 结构体指针算术

Question

我目前正在用 C 编写一个新的 String 结构，如下所示，并练习指针算术。

struct String {
    uint32_t check;
    uint32_t capacity;
    uint32_t length;
    char data[1];

} String;

我对这部分代码有点困惑

define STRING(s) ((String*)(s - 3*sizeof(uint32_t)))

void utstrfree(char* self) {

//    if(*(self - sizeof(uint32_t) * 3) == SIGNATURE) WHY DOES THIS NOT >WORK?

    assert((STRING(self)->check) == SIGNATURE);     //check if it's a >utstring

    free(self-sizeof(uint32_t) * 3);    //properly free the malloc and alternative could have been free(STRING(self))

}

我了解我的 STRING 宏如何工作并且它工作正常，但我不太确定为什么我的 if 语句不起作用。谁能给我解释一下吗？

Answer 1

正如 @AslakBerby 已经观察到的，我假设您的断言中的表达式确实有效，但它并不等于注释掉的 if 语句中的条件表达式。特别是，由于 self 是 char *，因此表达式 *(self - sizeof(uint32_t) * 3) 的类型为 char ，而表达式 STRING(self)->check 的类型为 uint32_t。假设评估后者已经定义了行为，则前者仅产生后者的第一个字节，按照系统特定的存储顺序。

但总的来说，就这个通用方案的工作而言，它是脆弱且不安全的:

• 它对 struct String 类型的表示进行了假设，但实现不需要满足这些假设；
• 它经常超出数组范围，从而调用未定义的行为；
• 它没有提供表示就地子字符串的机制；
• 它提供了与标准库的字符串函数的足够互操作性，让用户期望获得比实际提供的更高的互操作性。

建议:

• 依靠 offsetof() 计算结构内的相对位置。它更安全、更清晰。
• 甚至不要尝试与纯 char 数组字符串进行直接互操作 - 按实际情况处理这些对象。毕竟，此类练习的重点通常不在于数据结构本身，而在于随之而来的改进函数，例如 strlen() 的 O(1) 版本。无需费尽心力来适应这些对象与标准库函数的使用。
• 考虑使用指向数据的指针，而不是将数据直接嵌入到对象中。这肯定会更好地适应调整大小，并且它也可以支持就地子字符串。
• 如果您确实将数据直接嵌入到对象中，请使用灵活的数组成员来执行此操作。