面试题：C语言结构体成员访问安全性与内存对齐

C 语言实现

#include <stdio.h>

// 结构体定义
struct { 
    short x; 
    int y; 
    char z; 
} testStruct;

// 函数声明
void accessStructMembers(struct { short x; int y; char z; } *ptr);

int main() {
    struct { short x; int y; char z; } myStruct = {1, 2, 'a'};
    accessStructMembers(&myStruct);
    return 0;
}

void accessStructMembers(struct { short x; int y; char z; } *ptr) {
    // 确保通过指针访问成员是安全的
    short valueX = ptr->x;
    int valueY = ptr->y;
    char valueZ = ptr->z;

    printf("x: %hd, y: %d, z: %c\n", valueX, valueY, valueZ);
}

内存对齐对结构体成员访问安全性的影响

不同平台的内存对齐规则
- 32 位平台：通常按照 4 字节对齐。结构体成员的地址必须是其自身大小的整数倍。例如，short类型（2 字节）会在 2 字节边界对齐，int类型（4 字节）会在 4 字节边界对齐。在上述testStruct结构体中，short x占用 2 字节，int y会从 4 字节边界开始（前面可能填充 2 字节），char z占用 1 字节，结构体整体大小可能为 8 字节（因为要满足int的 4 字节对齐，且结构体整体大小为最大成员大小的整数倍）。
- 64 位平台：一般按照 8 字节对齐。short和int的对齐方式类似 32 位平台，但结构体整体大小可能为 16 字节（满足 8 字节对齐要求）。
对成员访问安全性的影响
- 未对齐访问错误：如果不遵循内存对齐规则进行访问，可能会导致未对齐访问错误。例如，在一些硬件平台上，直接访问未对齐的int数据可能会触发硬件异常。通过让编译器按照平台的内存对齐规则分配结构体成员的内存地址，可以避免这种错误。
- 数据完整性：内存对齐有助于保证数据的完整性。如果数据未正确对齐，在多线程环境下或者不同平台之间进行数据传输时，可能会出现数据损坏的问题。按照内存对齐规则访问结构体成员，可以确保在不同平台上访问的一致性和正确性。

通过使用结构体指针来访问成员，编译器会自动根据平台的内存对齐规则进行处理，从而确保成员访问的正确性和安全性。在上述代码中，通过ptr->x、ptr->y和ptr->z的方式访问结构体成员，编译器会在编译时生成符合平台内存对齐规则的机器代码，避免潜在的访问错误。

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面试题：C语言结构体成员访问安全性与内存对齐

知识考点

面试题答案

C 语言实现

内存对齐对结构体成员访问安全性的影响