当 sizeof 的大小与实际对象大小不匹配时，一切如何工作（包括运算符'->'）？

Posted 2023-02-25

【中文标题】当 sizeof 的大小与实际对象大小不匹配时，一切如何工作（包括运算符\'->\'）？

【英文标题】：How does everything work (including operator '->'), when sizeof's size and the actual object size don't match?当 sizeof 的大小与实际对象大小不匹配时，一切如何工作（包括运算符'->'）？

【发布时间】：2020-04-16 05:16:57

【问题描述】：

在下面的代码中，我定义了一个 9 字节的结构 header，它的大小为 16 字节。 然后我从堆中动态分配 9 个字节并将其分配给 header 指针。

struct header                 

     uint8_t chunk_id;               
     long int format;                 
;

int main()
   
    std::cout << "sizeof(header) " << sizeof(header) << '\n';

    auto head = (header*)malloc(9);
    head->chunk_id =3;
    head->format=5;    
    std::cout << (int)head->chunk_id << " " << head->format << '\n' << sizeof(*head);

    free(head);
    return 0;

输出：

sizeof(header) 16
3 5
16

事实证明，sizeof 仍然通知这个对象是 16 个字节（虽然是 9 个字节）。我想它只是看结构的定义。 但是当 sizeof 的大小和实际对象大小不匹配时，一切如何工作（包括运算符'->'）？

【问题讨论】：

sizeof 是一个编译时常量。它对您在运行时将要做什么一无所知。其次，您的代码具有未定义的行为，因为您只为实际大小为 16 字节的内容分配了 9 个字节。

这能回答你的问题吗？ Why isn't sizeof for a struct equal to the sum of sizeof of each member?

【参考方案1】：

但是当 sizeof 的大小和实际对象大小不匹配时，一切如何工作（包括运算符'->'）？

简单：它没有。你对实现撒了谎，因此你调用了未定义的行为。

首先，您从未在内存中创建过header 对象；您只需将一块内存投射到该header 对象中。所以你有一个不指向对象的指针，但你假装它指向。

其次，即使您尝试在该内存中正确创建 header 对象（或者您正在使用 C++20 的隐式创建规则），malloc 的定义并不要求它返回足够的空间保存超过您指定的字节数。由于sizeof(header) 是 16，而您只要求 9，那么您的代码只能在 malloc 实现下工作，当您要求 9 时，您的代码可以使用 16 个或更多字节（这实际上并不少见）。否则，您创建的对象占用的内存比通过该指针可用的内存还要多，这也是 UB。

逃避某事与“工作”不同。