指针操作以访问结构中的元素

Question

给定下面的简单代码，其中 process_payload 被赋予了一个指向数据包有效负载部分的指针，你如何访问标题部分？理想情况下，调用者应该从头开始简单地给出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，需要向后工作以获取标头信息。我猜这个问题变成了对遍历一个结构体的内存布局的理解。

使用 sizeof 操作将标头计算为 8 个字节。我假设 Visual C++ 编译器在标题中添加了 3 个字节的填充。 在做 ptr arith (pptr->payload - pptr) 时，pptr 和 pptr->payload 的区别是十进制 80（不知道为什么这个值？？）。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

这是因为在main 中分配了两个 指针，并将第二个指针传递给process_payload 函数。这两个指针不相关。

有两种方法可以解决这个问题，它们都包含一个分配。

第一个解决方案是使用所谓的灵活数组，在结构中最后有一个数组成员，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，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 的处理方式类似于指向 10 个无符号字符的普通指针。

另一种解决方案，它是您当前解决方案和灵活数组解决方案的混合，是进行一次分配并使payload 指针指向单个分配的内存块中的正确位置：

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，在这种情况下，要从payload 指针中获取Packet 结构，您必须使用sizeof(Packet) 而不仅仅是sizeof(Header)。

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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