C 中的指针何时计算出它引用的内存量？

Question

我一直在学习链表，节点结构的递归定义一直困扰着我

struct node {
    struct node *next;
    int data;
};

我想我一直都在想，既然指针是类型化的，那么它在声明时就知道在取消引用时可以访问的起始地址和内存量。但它不可能，因为它是在任意数量的其他变量之前声明的，这些变量可以构成任何大小的结构。它是仅在取消引用时才弄清楚，还是在结构定义的末尾和指针可以使用之前填充了某种内存table？

Answer 1

指针只是一个值，它在内存中保存一个地址。

编译器知道结构的大小和这些结构中字段的偏移量。每当您访问引用结构中的字段时，它都会添加一个偏移量。

看下面的程序：

struct X {
    char a;
    int  b;
    long c;
};

void y() {
    struct X x;
    x.a = 42;
    x.b = 43;
    x.c = 44;
}

函数 y 被翻译成以下汇编代码 (gcc -s):

y:  
.LFB0:
    .cfi_startproc
    pushq   %rbp
    .cfi_def_cfa_offset 16
    .cfi_offset 6, -16
    movq    %rsp, %rbp
    .cfi_def_cfa_register 6
    movb    , -16(%rbp)
    movl    , -12(%rbp)
    movq    , -8(%rbp)
    nop
    popq    %rbp
    .cfi_def_cfa 7, 8
    ret
    .cfi_endproc

您可以清楚地看到值 42、43、44。编译器计算了结构 x 中字段的偏移量。它们是相对于堆栈指针 (rbp) 的，因为值 x 是在堆栈上分配的。

Answer 2

结构体声明时，（以成员作为指向同一类型的指针）只需要知道类型，即指向类型的指针。也许在那个时候，类型还不完整，但是指向该类型的指针对于该平台来说是已知的。

换句话说，这与您不能在结构声明中包含该结构类型的成员的原因相同（此时，结构不完整）但可以有一个指向类型的指针。

一旦你让指针成员指向一些有效的内存，那么它也知道起始地址。然后，在取消引用时，它会根据前面提到的 "type" 计算偏移地址并从 that 位置获取值。

Answer 3

每个指针都有相同的大小，具体取决于您的系统（据我所知是 4 或 8 个字节）。

所以当你输入这样一个结构时

struct node {
   struct node *next; // 4 or 8 bytes 
   int data; // 4 or 8 bytes
};

编译器知道它的大小。

但请尝试使用这种方式，然后自行查看。

//Wrong declaration
struct node {
   struct node next; // The compiler cannot decide structure's size
   int data; // 4 or 8 bytes
};

这会产生编译错误。

Answer 4

编辑

德普。现在我明白你实际问的问题了。

这有两个部分。首先，编译器允许您创建指向 "incomplete" 类型的指针，其中的大小尚不清楚。其次，所有指向 struct 类型的指针都具有相同的大小和表示，而不管实际 struct 类型的大小如何。

以你为例：

struct node {
    struct node *next;
    int data;
};

当编译器看到 next 的声明时，类型 struct node 是 不完整的 - 编译器还不知道有多大 struct node 会。但是，在此过程中，不需要 知道该大小即可声明指向该类型的指针。您还没有达到编译器需要知道 sizeof *next 的地步。

当编译器看到 struct 定义的结尾 }; 时，类型定义就完成了——此时，编译器知道 struct node 类型实际上有多大。

原创

编译器知道 pointed-to 类型的大小，因此给定一个指针 p，表达式 p + 1 将产生 [=63= 的下一个对象的地址]类型。

给出

int    *ip = 0x1000; // 4 bytes
char   *cp = 0x1000; // 1 byte
double *dp = 0x1000; // 8 bytes

表达式ip + 1将产生下一个4字节int对象的地址，或者0x1004、cp + 1将产生下一个1-字节的地址byte char 对象，或 0x1001，dp + 1 将产生下一个 8 字节 double 对象，或 0x1008.

的地址

指针本身指向一个对象，句号。它无法知道它指向的对象是否是序列的一部分，或者任何此类序列的大小。

C 中的指针何时计算出它引用的内存量？

When does a pointer in C figure out the amount of memory it references?

c

struct

types

pointers

member-variables