使用单指针访问结构元素？答案

【问题标题】：Accessing struct elements using single pointer?使用单指针访问结构元素？
【发布时间】：2020-11-05 23:39:21
【问题描述】：

我在一个结构中定义了 5 个浮点数：struct as {float a1, a2, a3, a4, a5;}; 我想使用单个指针 float* p_a = &a1; 访问这 5 个浮点数，然后只使用 p_a++ 等。它会工作吗？转换为数组 float a[5] 需要我想避免的重大更改。

【问题讨论】：

如何将结构更改为具有数组的 union 和 5 个成员？应该由标准明确定义的 IIRC（尽管我不确定 struct padding 是否会与此混淆）
它在技术上可以工作依赖于实现，因为它将成员存储在结构中。我不知道这是否违反了任何标准条款。
This 可能有用。
@pmg p_a + 4 导致未定义的行为（指针运算只能发生在数组的边界内，为此目的，标量计为大小为 1 的数组）
就在我认为再也没有棘手的（愚蠢的？）C 指针问题的时候......

标签： c pointers memory struct

【解决方案1】：

我宁愿

typedef struct
{
    union
    {
        float fa[5];
        struct { float f1,f2,f3,f4,f5; };
    };
    /* .... */
}MY_T;


void foo()
{
    MY_T s;

    float *p = s.fa;

    p++
    *p = something;
}

【讨论】：

只要是 C99 或更新版本，请注意。
不会f1..f5 共享相同的内存位置，因为它们不在嵌套结构中？
因此，有可能可以使用所有三种表示法，通过指针访问*p = something;，通过数组元素访问s.fa[0] = something; 或通过对象访问s.f1 = something;，并且所有三种方法都访问相同的内存，如果p == &(s.f1)，对吧？
@RobertSsupportsMonicaCellio 也是指针算法 *p = s.fa; *(p+3) = 某物；
@Gerhardh 确实如此。谢谢。

【解决方案2】：

您可以对数组元素指针执行++，只要您在数组中或在它后面的一个元素内。

标准的某些部分 (http://port70.net/~nsz/c/c11/n1570.html#K.3.9.1.2p4) 认为标量等同于一个元素数组，但我不会依赖它。

一个安全的策略应该是使用字符指针进行指针运算，然后在使用前转换为float*。（详见https://stackoverflow.com/a/62695674/1084774）。

从技术上讲，您不能保证 struct as 的连续性，但实际上它会是连续的，您可以通过 _Static_assert 保证它是连续的。

例子：

struct as {float a1, a2, a3, a4, a5;};

_Static_assert(sizeof(struct as)==sizeof(float[5]),"");

float *subscript_struct_as(struct as *X, unsigned Ix)
{
    return (float*)((char*)X + sizeof(float)*Ix);
}

【讨论】：

【解决方案3】：

我想使用单指针 float* p_a = &a1; 访问这 5 个，然后只使用 p_a++ 等。

p_a 指向a1，它不是数组类型。指针算术只在数组的范围内定义，使指针递增然后取消引用它是未定义的行为。

会有用吗？

也许，由于编译器实现指针算法和内存处理的方式。但是语言标准并不能保证，所以你应该避免这种结构。

（例如，由于构造没有定义，编译器不需要“意识到”您通过递增指针的访问将会改变，例如a2，以及随后读取@987654324 @ 可能会给出旧值，因为编译器优化了内存访问——没有什么可以改变a2，现在可以吗？）

【讨论】：

【解决方案4】：

正如其他人所说，理想的解决方案是使用数组：

struct as {
    float a[5];
}

这将允许指针算术任何问题。

鉴于您（不能或）不想修改结构，您想要做的应该实际上适用于任何实现（但在标准中未定义），因为通常在相同的成员之间不存在填充类型（但在标准中不保证）。

也可以考虑使用offsetof来检查是否有连续（无填充）。由于offsetof 在编译时工作，您可以在构建时在所有目标架构上验证这一点。

struct as {
    float f1, f2, f3, f4, f5;
};

_Static_assert((offsetof(struct as, f1) - offsetof(struct as, f5)) != 4 * sizeof(float));

除此之外，对于“未定义的行为”，您无能为力。

【讨论】：