C/C++ malloc 一块内存，然后为不同的任意类型使用不同的部分

Question

我当然没有理由这样做。假设我很无聊，想探索这是否可能。 :)

假设我想实现一个链表的节点。我当然可以

struct Node {
  int val; 
  Node *prev, *next; 
}

但是假设我很无聊，我想做一些事情，比如为一个节点分配一块内存，然后任意决定第一部分是指向前一个节点的指针，中间部分是值，最后一部分是指向下一个节点的指针。是否可行？

我尝试了类似的方法，但它无法运行。

*second = first

特别失败。

void** createNewNode(int val) {
    void** p = (void**)malloc(sizeof(int) + 2*sizeof(void*));
    *(p+1) = &val; 
}

void connectTwoNodes(void** first, void** second) {
    *(first+2) = second; 
    cout << "first assigned!" << endl;
    *second = first;
    cout << "second assigned!" << endl;
}

int main() {

    void** p1 = createNewNode(1);
    void** p2 = createNewNode(2);
    cout << "both created!" << endl;
    connectTwoNodes(p1, p2);

    return 0;
}

Answer 1

嗯，一般的想法是可能的，但你的代码有很多错误：

• p+1 和 first + 2 是非法的，因为你不能对 void * 进行点运算。在进行算术运算之前，您必须将指针转换为指向完整类型。
• *second 是非法的，因为 void 是不完整的类型。
• sizeof(void *) 可能与 sizeof(Node *) 不同
• 如果你曾经打算写 struct Node *ptr = p1; ，由于结构填充，这实际上是行不通的。同样，尝试通过转换地址来访问Node * 指针可能会由于对齐而失败。您必须 memcpy 将指针移出存储空间。

一般来说，您可以在malloc'd 空间中读取和写入任何您喜欢的内容，但要遵守对齐和严格的别名规则。换而言之，后者表示，如果您将某些内容写入内存，则无法将其作为不同的类型读出（除非该不同的类型是字符类型）。但是你可以覆盖它。

我无法弄清楚您在connectTwoNodes 中要做什么。但是在 C 中做类似事情的代码可能是：

void *createNewNode(int val) 
{
    char *cp = malloc(sizeof(int) + 2 * sizeof(void *));
    void *null_node = NULL;

    memcpy(cp, &val, sizeof val);
    memcpy(cp + sizeof val, &null_node, sizeof null_node);
    memcpy(cp + sizeof val + sizeof null_node, &null_node, sizeof null_node);
    return cp;
}

void connectTwoNodes(void* first, void* second) 
{
    char *c1 = first, *c2 = second;

    // first->next = second
    memcpy(c1 + sizeof(int) + sizeof(void*), &second, sizeof second);

    // second->prev = first
    memcpy(c2 + sizeof(int), &first, sizeof first);
}

int main()
{
    void* p1 = createNewNode(1);
    void* p2 = createNewNode(2);
    connectTwoNodes(p1, p2);  
}

tl;dr:不要这样做

Answer 2

补充其他人所说的，您也不能假设结构的大小与其字段大小的总和相同。