直接访问结构成员

Question

我有一个测试结构定义如下：

struct test{
    int a, b, c;
    bool d, e;
    int f;
    long g, h;
};

在某处我以这种方式使用它：

test* t = new test;   // create the testing struct
int* ptr = (int*) t;
ptr[2] = 15;          // directly manipulate the third word
cout << t->c;         // look if it really affected the third integer

这在我的 Windows 上正常工作 - 它按预期打印 15，但它安全吗？ 我真的可以确定变量在 memory 中吗？

如果没有，是否有任何其他方法可以直接操作 struct 成员，而无需在代码中实际使用 struct->member 构造？

Answer 1

看起来你在问两个问题

将 &test 视为 3 长度的 int 数组是否安全？

最好避免这种情况。 这可能是 C++ 标准中定义的操作，但即使是这样，与您一起工作的每个人都不太可能理解您在此做什么。 我相信如果您阅读标准，因为可能填充结构，这不受支持，但我不确定。

有没有更好的方法来访问没有名字的成员？

是的。 尝试使用offsetof宏/运算符。 这将提供结构中特定成员的 memory 偏移量，并允许您正确 position 指向该成员。

size_t offset = offsetof(mystruct,c);
int* pointerToC = (int*)((char*)&someTest + offset);

另一种方法是直接获取 c 的地址

int* pointerToC = &(someTest->c);

Answer 2

不，你不能确定。 编译器可以自由地在结构成员之间引入填充。

Answer 3

要添加到JaredPar 的答案，仅 C++ 中的另一个选项（不在纯 C 中）是创建指向成员 object 的指针：

struct test
{
  int a, b, c;
  bool d, e;
  int f;
  long g, h;
};

int main(void)
{
  test t1, t2;

  int test::*p;  // declare p as pointing to an int member of test
  p = &test::c;  // p now points to 'c', but it's not associating with an object
  t1->*p = 3;    // sets t1.c to 3
  t2->*p = 4;    // sets t2.c to 4

  p = &test::f;
  t1->*p = 5;    // sets t1.f to 5
  t2->*p = 6;    // sets t2.f to 6
}

Answer 4

您可能正在寻找offsetof宏。 这将为您提供成员的字节偏移量。 然后，您可以在该偏移处操作成员。 但请注意，此宏是特定于实现的。 包括stddef.h以使其工作。

Answer 5

它可能不安全并且 100% 不可读； 从而使这种代码在现实生活中的生产代码中不可接受。

Answer 6

使用 set 方法和 boost::bind 创建函子，这将改变这个变量。

Answer 7

除了填充/对齐问题之外，其他答案已经提出，您的代码违反了严格的别名规则，这意味着它可能会因优化构建而中断（不确定 MSVC 是如何做到这一点的，但 GCC -O3会在这种类型的行为上中断）。 本质上，因为test *t和int *ptr是不同的类型，编译器可能会假设它们指向 memory 的不同部分，并且它可能会重新排序操作。

考虑这个小修改：

test* t = new test;
int* ptr = (int*) t;

t->c = 13;
ptr[2] = 15;
cout << t->c;

最后的 output 可以是13或15 ，具体取决于编译器使用的操作顺序。

Answer 8

根据标准的第 9.2.17 段，实际上将指向结构的指针转换为指向其第一个成员的指针是合法的，前提是该结构是POD ：

指向 POD 结构 object 的指针，使用 reinterpret_cast 适当转换，指向其初始成员（或者如果该成员是位字段，则指向它所在的单元），反之亦然。 [注意：因此，在 POD 结构 object 中可能存在未命名的填充，但不是在其开头，这是实现适当 alignment 所必需的。 ]

但是，该标准不保证结构的布局——即使是 POD 结构——除了后面成员的地址将大于前面成员的地址，前提是没有访问说明符（ private: ， protected:或public: ) 他们之间。 因此，将struct test的初始部分视为 3 个整数的数组在技术上是未定义的行为。