是否可以通过成员地址访问超过结构大小，并分配足够的空间？

Question

具体来说，是下面的代码，标记下面的行，好吗？

struct S{
    int a;
};

#include <stdlib.h>

int main(){
    struct S *p;
    p = malloc(sizeof(struct S) + 1000);
    // This line:
    *(&(p->a) + 1) = 0;
}

人们在这里争论，但没有人给出令人信服的解释或参考。

他们的论据基础略有不同，但本质上是一样的。

typedef struct _pack{
    int64_t c;
} pack;

int main(){
    pack *p;
    char str[9] = "aaaaaaaa"; // Input
    size_t len = offsetof(pack, c) + (strlen(str) + 1);
    p = malloc(len);
    // This line, with similar intention:
    strcpy((char*)&(p->c), str);
//                ^^^^^^^

Answer 1

C 标准保证
§6.7.2.1/15：

[…]指向适当转换的结构对象的指针指向其初始成员（如果该成员是位字段，则指向其所在的单元），反之亦然。结构对象中可能有未命名的填充，但不能在其开头。

Answer 2

这是未定义的行为，因为您正在将非数组（struct S中的int a）作为数组进行访问，并且超出了界限。

实现所需的正确方法是使用不带大小的数组作为最后一个结构成员：

#include <stdlib.h>

typedef struct S {
    int foo;    //avoid flexible array being the only member
    int a[];
} S;

int main(){
    S *p = malloc(sizeof(*p) + 2*sizeof(int));
    p->a[0] = 0;
    p->a[1] = 42;    //Perfectly legal.
}

Answer 3

至少自1989年C标准化以来，其目的是允许实现检查数组访问的数组边界。

成员<代码> p-

7出于[加法运算符]的目的，指向不是数组元素的对象的指针的行为与指向长度为1的数组的第一个元素的指针相同，该数组的元素类型为对象的类型。

因此

&(p->a)

是指向< code>int的指针；但它也好像是一个指向长度为1的数组的第一个元素的指针，对象类型为< code>int。

现在6.5.6p8允许计算

将指针加法或减法到数组对象或略高于数组对象的整数类型，会产生一个指向数组对象的略高于数组的结果，并用作计算的一元*运算符的操作数（6.5.6）。

在上面的表达式中，只有一个数组，这个数组（好像）正好包含一个元素。如果<代码>

行为[…]，[C11]标准对此没有要求

纸条上写着：

可能的未定义行为范围从完全忽略具有不可预测结果的情况，到在翻译或程序执行期间以环境特征的记录方式（有或没有发出诊断消息），到终止翻译或执行（发出诊断消息）。

最常见的行为是完全忽略情况，即指针在后面引用了内存位置，但这并不意味着从标准的角度来看，其他类型的行为是不可接受的——标准允许所有可想象和不可想象的结果。

有人声称C11标准文本写得很模糊，委员会的意图应该是这确实是允许的，以前是可以的。事实并非如此。阅读委员会对 [缺陷报告 #017， 日期为 1992 年 12 月 10 日至 C89] 的答复。

问题 16

[...]

回应

对于数组数组，第47页第6.3.6款第12-40行中允许的指针算法可以通过解释object一词的用法来理解，object表示由指针类型和值直接确定的特定对象，而不是与指针相邻性相关的其他对象。因此，如果表达式超出了这些权限，则行为是未定义的。例如，以下代码具有未定义的行为：

 int a[4][5];

 a[1][7] = 0; /* undefined */ 

一些一致性实现可能选择诊断数组边界冲突，而其他实现可能选择用明显的扩展语义成功地解释这种尝试性访问。

（粗体强调我的）

没有理由不将相同的内容传递给结构的标量成员，特别是当6.5.6p7指出指向它们的指针应该被认为与指向长度为1的数组的第一个元素的指针行为相同，并且对象的类型作为其元素类型时。

如果您想要寻址连续的< code>struct,您可以始终将指向第一个成员的指针转换为指向< code>struct的指针，并改为前进:

*(int *)((S *)&(p->a) + 1) = 0;