C++中数据内存分布探索笔记_*(short int*)vp -13247-优快云博客

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本文通过实验探讨了在C++中使用不同类型的指针读取内存数据时的行为，特别是当短整型指针读取一个字节的字符类型内存时的情况，并通过结构体和内存填充验证了内存读取的方向。

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今天实验室的小洲洲问了小编一个程序的问题，代码如下：

int main(int argc, char* argv[])
{
	void *vp;
	char a = 'A';
	short int n = 97;

	vp = &a;
	cout << *(char *)vp << "  " << *(short int *)vp << endl;
	vp = &n;
	cout << *(char *)vp << "  " << *(short int *)vp << endl;
	return 0;
}

输出结果如下：

这里出现的问题就是，他尝试通过两个字节的short int类型的指针vp去读取只有一个字节的char类型的内存空间，这样就导致了vp将自动扩充去读取变量a的邻接内存空间，导致出来的结果并不是预想的65，从内存上可以有如此啊分析：

对于变量a中的字符‘A’，它对应的ASCII值为65，从内存二进制上来看，如下图：

而对于-13247而言，从内存二进制上来看，如下图：

从上面可以看到，65和-13247的低字节，也就是低八位是一样的，而这个地方正式变量a的内存空间。

但是，这样又引出了一个问题，-13247前面的高字节，也就是高八位是哪里来的呢？这里有两个猜想，或者是变量a的内存空间的高地址邻接内存空间，或者是变量a的内存空间的低地址邻接内存空间。为了验证究竟是哪个空间，小编进行了如下的测试：

struct MyShortInt
{
	char _high;
	char _low;
};

struct MyInt
{
	char _highest;

	MyShortInt _myShortInt;

	char _lowest;
};

int main(int argc, char* argv[])
{
	void *vp;
	char a = 'A';
	short int n = 97;

	vp = &a;

	MyInt myInt;
	memset(&myInt, 0, sizeof(MyInt));

	myInt._myShortInt._low = 'A';

	vp = &myInt._myShortInt._low;

	cout << *(char *)vp << "  " << *(short int *)vp << endl;
	vp = &n;
	cout << *(char *)vp << "  " << *(short int *)vp << endl;
	return 0;
}

结果如图：

在程序中，小编把myInt全部清空，然后在myInt中的中间两个字节填充了‘A’，这样一来，就相当于把short int的前后一个字节都进行了清空操作，避免了小洲洲出现的读取邻接内存空间随机数值的问题（当然，这里的邻接内存空间不一定是随机值，但至少不是我们的预期值）。我们可以发现，最后出现的值正是我们所期望的。

但是，我们仍然没有解决我们之前的问题，因为‘A’只占用一个字节，而该字节的前后邻接字节都是0，我们无从得知，vp指针最后扩充读取的是邻接的低地址字节还是高地址字节。基于这个思路，我们对程序加以改进：

struct MyShortInt
{
	char _high;
	char _low;
};

struct MyInt
{
	char _highest;

	MyShortInt _myShortInt;

	char _lowest;
};

int main(int argc, char* argv[])
{
	void *vp;
	char a = 'A';
	short int n = 97;

	vp = &a;

	MyInt myInt;
	memset(&myInt, 0, sizeof(MyInt));

	myInt._myShortInt._low = 'A';
       <span style="color:#ff0000;"> myInt._myShortInt._high = 1;</span>

	vp = &myInt._myShortInt._low;

	cout << *(char *)vp << "  " << *(short int *)vp << endl;
	vp = &n;
	cout << *(char *)vp << "  " << *(short int *)vp << endl;
	return 0;
}

结果如下：

我们发现，我们对myInt中间的两个字节中的高字节（在内存中其实是低地址字节）进行了填充之后，程序运行的结果并没有受影响，表明了，邻接低地址字节并没有参与vp指针的扩中读取，为了验证我们的想法，我们对程序进行了进一步的修改：

struct MyShortInt
{
	char _high;
	char _low;
};

struct MyInt
{
	char _highest;

	MyShortInt _myShortInt;

	char _lowest;
};

int main(int argc, char* argv[])
{
	void *vp;
	char a = 'A';
	short int n = 97;

	vp = &a;

	MyInt myInt;
	memset(&myInt, 0, sizeof(MyInt));

	myInt._myShortInt._low = 'A';
        <span style="color:#ff0000;">myInt._lowest = 1;</span>

	vp = &myInt._myShortInt._low;

	cout << *(char *)vp << "  " << *(short int *)vp << endl;
	vp = &n;
	cout << *(char *)vp << "  " << *(short int *)vp << endl;
	return 0;
}

运行结果如下：