c - 为什么结构和下一个的地址不同？

Question

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

struct node
{
    int id;
    struct node *next;
};
typedef struct node NODE;
int main()
{
    NODE *hi;   
    printf("\nbefore malloc\n");
    printf("\naddress of node is: %p",hi);
    printf("\naddress of next is: %p",hi->next);
return 0;
}

输出为：

在malloc之前

节点的地址是：0x7ffd37e99e90
下一个地址是：0x7ffd37e9a470

为什么两者不一样？

Answer 1

TL; DR

如Morlacke's Answer中所述，您的代码会引发未定义的行为。除此之外，您似乎在理解指针的工作方式上遇到了问题。请参阅参考资料以获取教程。



首先，根据您的评论

当您说在这种情况下为ip分配了内存时：

int i = 10;
int *ip;
ip = &i;

发生的是：


您声明一个名为 int的 i变量，并为其分配值 10。在这里，计算机在堆栈上为此变量分配内存。说，在地址 0x1000。所以现在，地址 0x1000具有内容 10。
然后，声明一个名为 ip的指针，其类型为 int。计算机为指针分配内存。 （这很重要，请参见下面的说明）。您的指针位于地址，例如 0x2000。
分配 ip = &i时，就是将变量 i的地址分配给变量 ip。现在变量 ip的值（您的指针）是 i的地址。 ip不保存值 10- i保留。将此分配视为 ip = 0x1000（实际上不编写此代码）。
要使用指针获取值 10，您必须执行 *ip-这称为解引用指针。当您执行此操作时，计算机将访问指针保存的地址的内容，在这种情况下，计算机将访问 i的地址，即 10。可以将其视为： get the contents of address 0x1000。


在那段代码之后，内存看起来像这样：

VALUE    :   10    | 0x1000 |
VARIABLE :    i    |   ip   |
ADDRESS  :  0x1000 | 0x2000 |

指针

指针是C语言中的一种特殊类型的变量。您可以将指针视为持有地址的类型化变量。您的计算机在堆栈上为指针分配的空间取决于您的体系结构-在 32bit机器上，指针将占用4个字节。在 64bit机器上，指针将占用8个字节。那是计算机为指针分配的唯一内存（足够的空间来存储地址）。

但是，指针保留内存地址，因此您可以使其指向某个内存块...就像从 malloc返回的内存块一样。



因此，考虑到这一点，让我们看一下您的代码：

NODE *hi;   
printf("\nbefore malloc\n");
printf("\naddress of node is: %p",hi);
printf("\naddress of next is: %p",hi->next);

声明指向 NODE的指针，称为 hi。假设该变量 hi具有地址 0x1000，并且该地址的内容是任意的-您没有对其进行初始化，因此它可以是从零到 ThunderCat的任何值。
然后，当您在 hi中打印 printf时，您正在打印该地址 0x1000的内容...但是您不知道其中的内容...可能是任何东西。
然后，您取消引用 hi变量。您告诉计算机：访问ThunderCat的内容并打印变量 next的值。现在，我不知道ThunderCats是否在其中包含变量，也不知道它们是否喜欢被访问...所以这是未定义行为。而且不好！


要解决此问题：

NODE *hi = malloc(sizeof NODE);
printf("&hi: %p\n", &hi);
printf(" hi: %p\n", hi);

现在，您将拥有一个结构大小的存储块来保存一些数据。但是，您仍然没有初始化它，因此访问它的内容仍然是未定义的行为。

要初始化它，您可以执行以下操作：

hi->id = 10;
hi->next = hi;

现在，您可以打印任何内容。看到这个：

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

struct node {
    int id;
    struct node *next;
};

typedef struct node NODE;

int main(void)
{
    NODE *hi = malloc(sizeof(NODE));

    if (!hi) return 0;

    hi->id = 10;
    hi->next = hi;

    printf("Address of hi (&hi)   : %p\n", &hi);
    printf("Contents of hi        : %p\n", hi);
    printf("Address of next(&next): %p\n", &(hi->next));
    printf("Contents of next      : %p\n", hi->next);
    printf("Address of id         : %p\n", &(hi->id));
    printf("Contents of id        : %d\n", hi->id);

    free(hi);

    return 0;
}

并输出：

$ ./draft
Address of hi (&hi)   : 0x7fffc463cb78
Contents of hi        : 0x125b010
Address of next(&next): 0x125b018
Contents of next      : 0x125b010
Address of id         : 0x125b010
Contents of id        : 10

变量 hi的地址是一个，而它指向的地址是另一个。在此输出上有几件事要注意：


hi在堆栈上。它指向的块在堆上。
id的地址与内存块相同（这是因为它是结构的第一个元素）。
next的地址是 id的8个字节，这时它应该只有4个字节（毕竟所有 int的长度只有4个字节）-这是由于内存对齐所致。
next的内容与 hi指向的块相同。
当我在 hi上工作时，为 64bit指针本身“分配”的内存量为8个字节。这就是它所需要的所有空间。
在 free之后始终 malloc。避免 memory leaks
除了学习之外，切勿将这样的代码用于其他目的。


注意：当我说“为指针分配的内存”时，是指在 Stack Frame设置之后进行声明时，计算机在堆栈上为其分隔的空间。



参考文献


因此： How Undefined is Undefined Behavior
因此： Do I cast the result of malloc
因此： What and where are the stack and heap?
Pointer Basics
Pointer Arithmetic
C - Memory Management
Memory: Stack vs Heap
Memory Management
The Lost Art of C Strucutre Packing会告诉您有关结构，对齐方式，包装等的信息...