了解 malloc() 在此上下文中的使用方式

Question

我不确定按照社区标准这是否是一个好问题(请告诉我这个问题是否有更好的方法或位置)。

我正在努力理解我在尝试学习C++时遇到的一段代码。代码如下：

MessageHdr *msg;
size_t msgsize = sizeof(MessageHdr) + sizeof(joinaddr->addr) + sizeof(long) + 1;
msg = (MessageHdr *) malloc(msgsize * sizeof(char));
// create JOINREQ message: format of data is {struct Address myaddr}
msg->msgType = JOINREQ;
memcpy((char *)(msg+1), &memberNode->addr.addr, sizeof(memberNode->addr.addr));
memcpy((char *)(msg+1) + 1 + sizeof(memberNode->addr.addr), &memberNode->heartbeat, sizeof(long));
emulNet->ENsend(&memberNode->addr, joinaddr, (char *)msg, msgsize);

1. 在第 3 行中投射到MessageHdr *有什么意义？
2. 我觉得我们正在建立一个char[].我们只是用MessageHdr*来指代(指向)它，但我不确定为什么？char*不是更好的选择吗？

接收代码如下(缩短)：

int EmulNet::ENsend(Address *myaddr, Address *toaddr, char *data, int size) {
en_msg *em;
...
em = (en_msg *)malloc(sizeof(en_msg) + size);
em->size = size;
memcpy(&(em->from.addr), &(myaddr->addr), sizeof(em->from.addr));
memcpy(&(em->to.addr), &(toaddr->addr), sizeof(em->from.addr));
memcpy(em + 1, data, size);
...

在这一点上，我感到非常困惑 - 对不起这个模糊的问题。这是惯用语C++吗？我觉得这本可以用更干净的方式完成，而不是传递char[]并通过随机结构类型的指针引用它。

我想我最终想问的是，虽然我有点理解代码，但感觉非常不自然。这是一种有效/常见的做事方法吗？

编辑

---

MessageHdr 是一个结构体，如下所示：

typedef struct MessageHdr {
enum MsgTypes msgType;
}MessageHdr;

joinaddr 是一个类 intances：

class Address {
public:
char addr[6];
Address() {}
// Copy constructor
Address(const Address &anotherAddress);
// Overloaded = operator
Address& operator =(const Address &anotherAddress);
bool operator ==(const Address &anotherAddress);
Address(string address) {
size_t pos = address.find(":");
int id = stoi(address.substr(0, pos));
short port = (short)stoi(address.substr(pos + 1, address.size()-pos-1));
memcpy(&addr[0], &id, sizeof(int));
memcpy(&addr[4], &port, sizeof(short));
}
string getAddress() {
int id = 0;
short port;
memcpy(&id, &addr[0], sizeof(int));
memcpy(&port, &addr[4], sizeof(short));
return to_string(id) + ":" + to_string(port);
}
void init() {
memset(&addr, 0, sizeof(addr));
}
};

Answer 1

代码真的很混乱。我将尝试解释我理解的第一部分。目的肯定是创建一个(结构化的)字符缓冲区来发送它。这可能是在c年创建的，或者由c程序员创建的。

MessageHdr *msg;

这将计算生成的发送缓冲区的大小

size_t msgsize = sizeof(MessageHdr) + sizeof(joinaddr->addr) + sizeof(long) + 1;

分配缓冲区。需要强制转换以允许 c++ 编译它，否则它将出错。

msg = (MessageHdr *) malloc(msgsize * sizeof(char));

这用于在缓冲区中设置字段。由于它是 MessageHdr 类型，因此它将值写入缓冲区的正确位置

// create JOINREQ message: format of data is {struct Address myaddr}
msg->msgType = JOINREQ;

这些命令使用带有 (MessageHdr) 类型的指针算术在缓冲区中写入 MessagHdr 本身之外的数据。msg + 1将跳过 char* 缓冲区中 MessageHdf 的大小。

memcpy((char *)(msg+1), &memberNode->addr.addr, sizeof(memberNode->addr.addr));
memcpy((char *)(msg+1) + 1 + sizeof(memberNode->addr.addr), &memberNode->heartbeat, sizeof(long));

这将通过首先将缓冲区作为一组简单的字节强制转换为char*来发送缓冲区。

emulNet->ENsend(&memberNode->addr, joinaddr, (char *)msg, msgsize);

接收代码似乎向数据添加了地址标头以进一步发送(类似于tcp-ip)

这将分配另一个缓冲区，其大小为en_msg标头的大小 + 数据的大小。

em = (en_msg *)malloc(sizeof(en_msg) + size);
em->size = size; // keeps data size in the en_msg struct

填写缓冲区en_msg部分中的地址字段

memcpy(&(em->from.addr), &(myaddr->addr), sizeof(em->from.addr));
memcpy(&(em->to.addr), &(toaddr->addr), sizeof(em->from.addr));

这会复制缓冲区中的数据，从 en_msg 标头之外开始

memcpy(em + 1, data, size);

.

Answer 2

你没有提供有关MessageHdr、Address和en_msg的详细信息。但其中一些可能是struct，而不是简单的类型。

对于第一个问题：malloc返回一个void*，但在第3行中，分配的内存被分配给类型为MessageHdr*的指针，因此malloc的返回值需要转换为正确的类型。

以这种方式使用structs 是很常见的，因为它提供了一种简单的方法来处理不同类型的多个变量，这些变量应该属于一起(例如Address可以是端口具有一些int变量和主机名char[]的struct)。

例：

struct Data
{
int something;
char somethingElse[10];
};
void* foo = malloc(100);                  // allocate 100 bytes of memory
void* bar = malloc(sizeof(struct Data));  // allocate a piece of memory with the size of struct Data
Data* data = (Data*)bar;                  // use the piece of memory
data->something = 10;                     // as Data struct
strcpy(data->something, "bla");

请注意，当然，您可以以任何您想要的方式使用分配的内存。 例如，在上面，您只需执行memcpy(foo, someSource, 100)即可将 100 字节复制到分配的缓冲区中。

在C++中，您将使用new运算符，其工作原理略有不同。除了为给定类分配内存外，它还将调用类构造函数。

对于问题 2： 同样，您没有提供有关MessageHdr的详细信息.如果它不是struct，而只是一个类型定义，例如。char[10]，你是对的，你可以用字符[10]代替。
但是，想象一下，在整个程序或库中，您需要一遍又一遍地处理"MessageHdr"(Message-Header？)，并且每次都是长度为10的char数组。使用 typedef 可以获得以下好处：

1. 具有命名类型，其他人可能会立即识别并理解它的作用。
2. 可以轻松更改 char 数组的大小，以防以后需要更改。

Answer 3

此代码C++代码无效。指针被强制转换为 '(MessageHDR*)，以便编译器不会抱怨此代码：

msg->msgtype=JOINREQ

但是，如果 MessageHDR 具有空的初始化(见下文)，则此代码是未定义的行为：这是无效C++代码(访问对象成员超出其生命周期)。 n.m. in is comment 建议你读一本书，这是最好的解决方案，如果你读代码，最好读写好的C++代码： stdlibc++， libc++ for exemple.

---

根据 c++ 标准 [basic.life]/1

对象或引用的

生存期是对象或引用的运行时属性。一个对象被称为具有 非空初始化，如果它是类或聚合类型，并且它或其子对象之一由 构造函数，而不是普通的默认构造函数。[ 注意：通过简单的复制/移动构造函数初始化 是非空初始化。— 尾注 ] 类型 T 对象的生存期从以下时间开始： (1.1) — 获得具有 T 型正确对齐和大小的存储，并且 (1.2) — 如果对象具有非空初始化，则其初始化完成

因此，如果MessageHDR有一个非空的初始化(这是使用 C++ 的重点)，那么 [basic.life]/6

在对象的生存期开始之前，但在对象将占用的存储之后 已分配，或者在对象的生存期结束后，在对象占用的存储之前 重用或释放，表示对象将所在的存储位置地址的任何指针，或 可以以有限的方式使用。关于正在建造或销毁的物体，见15.7。 否则，此类指针引用分配的存储 (6.7.4.2)，并且使用该指针就像指针是 类型void*是明确定义的。允许通过此类指针进行间接寻址，但生成的左值只能 以有限的方式使用，如下所述。如果出现以下情况，程序具有未定义的行为：[...]

(6.2) — 指针用于访问非静态数据成员或调用 对象，o