临时为算术转换 void* 的正确方法是什么？

Question

我是 C 新手，但当了几年程序员，所以我正在尝试学习 C，方法是从 2008 年开始学习斯坦福大学的课程，并在 C 中的 Vectors 上做 Assignment 3。

它基本上只是一个通用数组，所以数据作为 void * 保存在结构中。编译器标志 -Wpointer-arith 已打开，所以我无法执行 arithmetic（我明白原因）。

数据周围的结构不能知道数据是什么类型，以便它对调用者是通用的。

为了简化事情，我正在尝试以下代码：

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>

typedef struct {
    void *data;
    int aindex;
    int elemSize;
} trial;

void init(trial *vector, int elemSize)
{
    vector->aindex = 0;
    vector->elemSize = elemSize;
    vector->data = malloc(10 * elemSize);
}

void add(trial *vector, const void *elemAddr)
{
    if (vector->aindex != 0)
        vector->data = (char *)vector->data + vector->elemSize;

    vector->aindex++;
    memcpy(vector->data, elemAddr, sizeof(int));

}

int main()
{
    trial vector;
    init(&vector, sizeof(int));

    for (int i = 0; i < 8; i++)
        {add(&vector, &i);}

    vector.data = (char *)vector.data - ( 5 * vector.elemSize);
    printf("%d\n", *(int *)vector.data);
    printf("%s\n", "done..");

    free(vector.data);
    return 0;
}

但是我在使用 free(): invalid pointer 时遇到了一个错误。所以我在上面运行 valgrind 并收到以下内容：

==21006==  Address 0x51f0048 is 8 bytes inside a block of size 40 alloc'd
==21006==    at 0x4C2CEDF: malloc (vg_replace_malloc.c:299)
==21006==    by 0x1087AA: init (pointer_arithm.c:13)
==21006==    by 0x108826: main (pointer_arithm.c:29)

此时我的猜测是我没有正确执行 char*，或者可能使用 memcpy incorrectly

Answer 1

您的代码有些混乱，其中可能隐藏着一两个误解。

几点观察：

您不能更改 malloc() 返回的指针，然后将新值传递给free()。传递给 free() 的每个值必须与分配函数之一返回的值完全相同。
如您所料，复制最好由 memcpy() 完成，您必须转换为 char * 才能进行算术运算。

附加值的函数可以是：

void add(trial *vector, const void *element)
{
  memcpy((char *) vector->data + vector->aindex * vector->elemSize, element);
  ++vector->aindex;
}

当然这不会处理向量溢出，因为长度没有存储（我不想假设它是硬编码为 10）。

为每个对象更改 vector 中的 data 值非常奇怪，并且会使事情变得更加混乱。当你需要访问元素时，只需添加所需的偏移量，这非常便宜而且非常简单。

Answer 2

如果事先不知道数组的数据类型，那么在第一次初始化时必须假设一定的内存量，例如32字节或100字节。然后，如果运行内存不足，您可以使用 realloc 扩展并将之前的数据复制到新插槽。 C++ 向量 IIRC 遵循 x2 或 x2.2 比率重新分配，不确定。

接下来是您的free。这里有一件大事你必须知道。如果用户向您发送他们自己的内存分配对象怎么办？例如他们之前分配的char*？如果您只是删除向量的数据成员，那是不够的。您需要请求一个函数指针，以防数据类型需要特别注意作为您要添加的输入。

最后你在这一行犯了一个大错误：

if (vector->aindex != 0)
    vector->data = (char *)vector->data + vector->elemSize;

您正在修改您的指针地址！！！您的初始地址在这里丢失了！你绝不能这样做。使用临时 char* 来保存您的初始数据地址并对其进行操作。

Answer 3

发生这种情况是因为您向向量添加了八个元素，然后 "roll back" 指针仅移动了五步，然后才尝试 free。您可以通过使用 vector->aindex 来决定要展开多少索引来轻松解决此问题。

然而，问题的根本原因是您修改了vector->data。您应该首先避免修改它，而是依赖 add 函数内部的临时指针：

void add(trial *vector, const void *elemAddr, size_t sz) {
    char *base = vector->data;
    memcpy(base + vector->aindex*sz, elemAddr, sz);
    vector->aindex++;
}

注意sz的使用，需要传sizeof(int)给它

代码中的另一个问题是当您通过将 vector.data 转换为 int* 进行打印时。这可能会奏效，但更好的方法是编写一个类似的 read 函数来提取数据。

临时为算术转换 void* 的正确方法是什么？

What is the correct way to temporarily cast void* for arithmetic?

c

valgrind

memcpy

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pointer-arithmetic