指针篇之六 指针与结构体，小心刻舟求剑

    指针与结构没有指针与数组的关系那么复杂，却也有一些需要注意的地方。例如：

    typedef struct

    {

      int a;

      int b;

      int c;

    } MyStruct;

    MyStruct ss={20,30,40};  //声明对象ss，三个成员初始化

    MyStruct *ptr=&ss;          //声明指向对象ss的指针。指针指向的类型是MyStruct

    int *pint=(int*)&ss;           //声明指向对象ss的另一指针。指向的类型和ptr不同

    怎样通过指针ptr访问ss的成员变量？答：ptr->a; ptr->b;ptr->c;  那是否可通过指针pint直接访问ss的成员变量呢？有人会这样实现：

    * pint；        //访问成员a

    *(pint +1);     //访问成员b

    *(pint +2)； //访问成员c

    这里通过手动偏移指针访问结构体成员，效果和通过结构体指针访问成员变量基本等价。结构体本质就是程序员和C语言约定一段内存空间的长短，以及其中内存元素排列的安排。但通过指针偏移访问struct成员既不正规又有隐患，是一种绕过编译器的“硬编译”：结构体中成员位置或大小必须一成不变，一旦改变就与硬编码的地址增量不匹配，比如在int a前加个int d，那后面所有成员的偏移都会发生变化，这时还以为*pint是访问a,*(pint+1)访问b么？那就真应了一句成语——刻舟求剑。

    即使成员变量大小位置永远不改动，这种方式是否就没问题呢？还是不行！因为还有内存对齐的问题。在内存中，编译器按成员列表顺序分别为每个struct成员变量分配内存，如果系统有内存边界对齐的要求，编译器会自动在不满足对齐要求的成员前添加若干填充字节，这导致成员变量间可能有多的空白字节。如：

    typedef struct

    {

      char a;

      char b;

      int c;

    } MyStruct;

    MyStruct ss={0x20, 0x30 0x40};

    char *pint=&ss

    这时*pint和*(pint+1)可以访问ss的成员变量a和b，但*( pint +2)是否定能访问到结构成员c呢？不一定！因为c是int型，bc之间可能有编译器插入的填充字节，以保证c的字节对齐（见内存对齐），此时*( pint +2)访问的可能是填充字节（如下图，假设pint=0x1000）

 

    这也再一次说明了指针灵活与危险并存。所以指针访问结构体成员还是老老实实用”->”号吧，即由编译器根据结构体定义确定成员变量的偏移，以隔绝不同编译器之间内存对齐的差别。但如此也并非万无一失，以下情况仍要小心：

    1）如果存在不一致的结构体定义呢？比如给客户开发功能库，API接口参数里包含一个结构体指针，如果某次更新库时修改了API头文件里这个结构体的定义，并重编译了库，但发给客户时只提供了更新库，而忘记提供修改过的头文件，会发生什么？

    2）第三方开发者还可能使用不同的编译器默认对齐选项，使得结构体在发行库中与外部调用者那里使用不同对齐方式，这也会导致同样问题。

    3）手动偏移访问结构体成员变量在C语言中很少见，没人会抛开”->”而费力不讨好，但如果要手工编写汇编函数且与C接口存在结构体参数传递，这个问题就无法回避：汇编里访问结构体成员，只能在汇编指令里硬性指定偏移量。这时就要调整汇编中的偏移量值，使其和C编译器的结果保持吻合，否则C和汇编的混合调用就会发生函数参数传递错误。而此时在C里修改这种被汇编和C共享的结构体定义，是牵一发动全身，要特别小心。