同一动态分配中的两种类型

Question

ISO C90 标准（或至少我所拥有的草案）说明了 malloc 和对齐方式：

如果分配成功，则返回的指针经过适当对齐，以便可以将其分配给指向任何类型对象的指针，然后用于访问分配的空间中的此类对象或此类对象的数组...

但是你可以将malloc 返回的同一个指针用于两种不同的类型吗？例如，假设我知道sizeof(int) <= 2 * sizeof(short)。我能否为5shorts 分配足够的内存，并将前两个用作int，即以下代码是否保证按预期工作？

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
int main(void) {
    void* data = malloc(5 * sizeof(short));
    short* short_array = data;
    int* int_ptr = data;
    if (!data) return EXIT_FAILURE;
    *int_ptr = 13943;
    short_array += 2; /* Skip over the int */
    short_array[0] = 7;
    short_array[1] = 238;
    short_array[2] = -123;
    printf("%d %d %d %d\n", *int_ptr, short_array[0], short_array[1], short_array[2]);
    free(data);
    return 0;
}

我试过这段代码，它确实为我输出了13943 7 238 -123，但我不完全确定它是否符合标准。

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编辑：具体来说，我正在尝试创建一个动态数组类型（可以是任何类型的数组），所以我正在分配一个类型的数组，并使用该分配的开始作为指向包含数组长度和容量的标头。

要清楚，这大概是我正在做的事情：

size_t header_elements = (sizeof(ArrayHeader) + array_type_size - 1) / array_type_size); /* = ceil(sizeof(ArrayHeader) / array_type_size) */
void* data = malloc((header_elements + array_length) * array_type_size);
ArrayHeader* header = data;
void* array = (char*)data + header_elements * array_type_size;

所以，header 指向分配的开始，实际的array 偏移了其中存储的类型大小的倍数。

Answer 1

C90现在应该已经死了，安息吧。 C99、C11 和 C18 行为是此处应考虑的行为。他们谈论了很多有效的类型。由于malloc分配的对象不是这样类型的，编译器将跟踪每个指针和内存区域的类型。

如果您将int 写入前4 个字节，则允许编译器将前4 个字节的数据类型视为int。如果然后您将短写写入连续字节，它们的有效类型将是short。 如果存储没有重叠，那么你的代码就OK了。

但是 - 请注意：如果您重叠存储，即您将在int 上写入short，然后再读回int，那么所有的赌注都没有了.

最后有一个很好的避免歧义的方法——使用struct 类型。怎么办呢

struct two_types_in_one_malloc {
    int the_int;
    short the_shorts[3];
};