c - 通过 Malloc 增加分配给结构的内存大小

Question

我刚刚了解到，在使用 malloc 函数时，可以增加分配给结构的内存大小。例如，你可以有一个这样的结构:

struct test{
    char a;
    int v[1];
    char b;
};

这显然只有 2 个字符和 1 个 int 的空间(实际上是指向 int 的指针，但无论如何)。但是您可以调用 malloc 以使结构包含 2 个字符和任意数量的整数(假设为 10):

int main(){
    struct test *ptr;
    ptr = malloc (sizeof(struct test)+sizeof(int)*9);
    ptr->v[9]=50;
    printf("%d\n",ptr->v[9]);   
return 0;
}

此处的输出将是“50”打印在屏幕上，这意味着结构内的数组最多可容纳 10 个整数。

我对经验丰富的 C 程序员的问题:

这里的幕后发生了什么？计算机是否为标准“结构测试”分配 2+4(2 个字符 + 指向 int 的指针)字节，然后再分配 4*9 字节的内存并让指针“ptr”将它想要的任何类型的数据放在那些额外的字节？

这个技巧只有在结构中有一个数组时才有效吗？

如果数组不是结构的最后一个成员，计算机如何管理分配的内存块？

Answer 1

...Which clearly has space for only 2 chars and 1 int (pointer to an int in reality, but anyway)...

已经不对了。数组不是指针。您的结构可容纳 2 char 的空间s 和 1 int .那里没有任何类型的指针。您声明的内容本质上等同于

struct test {
    char a;
    int v;
    char b;
};

1 个元素的数组和普通变量之间没有太大区别(只有概念上的区别，即语法糖)。

...But you could call malloc in such a way to make it hold 1 char and as many ints as you wanted (let's say 10)...

呃...如果你想让它保持 1 char , 你为什么用 2 char 声明你的结构吗？？？

无论如何，为了实现一个灵活大小的数组作为结构的成员，您必须将数组放在结构的最末端。

struct test {
    char a;
    char b;
    int v[1];
};

然后你可以为你的结构分配内存，最后为数组分配一些“额外”内存

struct test *ptr = malloc(offsetof(struct test, v) + sizeof(int) * 10);

(注意 offsetof 是如何用于计算正确大小的)。

这样它就可以工作，给你一个大小为 10 和 2 的数组 char s 在结构中(如声明的那样)。它被称为“struct hack”，它主要取决于数组是结构的最后一个成员。

C99 版本的 C 语言引入了对“struct hack”的专门支持。在 C99 中，它可以作为

struct test {
    char a;
    char b;
    int v[];
};

...
struct test *ptr = malloc(sizeof(struct test) + sizeof(int) * 10);

What is happening behind the scenes here? Does the computer allocate 2+4 (2 chars + pointer to int) bytes for the standard "struct test", and then 4*9 more bytes of memory and let the pointer "ptr" put whatever kind of data it wants on those extra bytes?

malloc分配与您要求分配的内存一样多的内存。它只是一个单一的原始内存块。没有其他事情发生在“幕后”。您的结构中没有任何类型的“指向 int 的指针”，因此任何涉及“指向 int 的指针”的问题都毫无意义。

Does this trick only works when there is an array inside the struct?

好吧，这就是重点:访问额外的内存，就好像它属于声明为结构的最后一个成员的数组一样。

If the array is not the last member of the struct, how does the computer manage the memory block allocated?

它什么都管不了。如果数组不是结构的最后一个成员，那么尝试使用数组的额外元素将丢弃在数组之后声明的结构成员。这是非常没用的，这就是为什么“灵活”数组必须是最后一个成员的原因。