Question

我有一个链表，它存储了我的应用程序的设置组：

typedef struct settings {
  struct settings* next;
  char* name;
  char* title;
  char* desc;
  char* bkfolder;
  char* srclist;
  char* arcall;
  char* incfold;
} settings_row;
settings_row* first_profile = { 0 };

#define SETTINGS_PER_ROW 7

当我将值加载到此结构中时，我不希望必须为所有元素命名。我宁愿将它视为一个命名数组 - 值从文件中按顺序加载并逐渐放入结构中。然后，当我需要使用这些值时，我会按名称访问它们。

//putting values incrementally into the struct
void read_settings_file(settings_row* settings){
    char* field = settings + sizeof(void*);
    int i = 0;
    while(read_value_into(field[i]) && i++ < SETTINGS_PER_ROW);
}

//accessing components by name
void settings_info(settings_row* settings){
    printf("Settings 'profile': %s\n", settings.title);
    printf("Description: %s\n", settings.desc);
    printf("Folder to backup to: %s\n", settings.bkfolder);
}

但是我想知道，因为这些都是指针（并且这个结构中只会有指针），编译器是否会为这些值中的任何一个添加填充？它们是否保证按此顺序排列，并且在值之间没有任何内容？我的方法有时会工作，但会间歇性地失败吗？

编辑以澄清

我意识到编译器可以填充结构的任何值 - 但考虑到结构的性质（指针的结构），我认为这可能不是问题。由于32位处理器解决数据的最有效方式是32位块，这就是编译器在结构中填充值的方式（即结构中的int，short，int将在短路后添加2个字节的填充），使其成为32位块，并将下一个int与下一个32位块对齐）。但是由于32位处理器使用32位地址（并且64位处理器使用64位地址（我认为）），因为结构的所有值（地址，本质上是有效的）所以填充是完全不必要的。是理想的32位块？

我希望一些内存表示/编译器行为大师可以了解编译器是否有理由填充这些值

Answer 1

在许多情况下，指针是自然的字大小，因此编译器不太可能填充每个成员，但这并不是一个好主意。如果你想像对待数组一样对待它，你应该使用数组。

我在这里大声思考，所以可能有很多错误，但也许你可以尝试这种方法：

enum
{
    kName = 0,
    kTitle,
    kDesc,
    kBkFolder,
    kSrcList,
    kArcAll,
    kIncFold,
    kSettingsCount
};

typedef struct settings {
    struct settings* next;
    char *settingsdata[kSettingsCount];
} settings_row;

设置数据：

settings_row myRow;
myRow.settingsData[kName] = "Bob";
myRow.settingsData[kDescription] = "Hurrrrr";
...

阅读数据：

void read_settings_file(settings_row* settings){
    char** field = settings->settingsData;
    int i = 0;
    while(read_value_into(field[i]) && i++ < SETTINGS_PER_ROW);
}

Answer 2

在POSIX规则下，所有指针（函数指针和数据指针）都需要具有相同的大小;在ISO C下，所有数据指针都可转换为“void *”而不会丢失信息（但函数指针无需转换为“void *”而不会丢失信息，反之亦然）。

因此，如果写得正确，您的代码将起作用。但是，它写得不是很正确！考虑：

void read_settings_file(settings_row* settings)
{
    char* field = settings + sizeof(void*);
    int i = 0;
    while(read_value_into(field[i]) && i++ < SETTINGS_PER_ROW)
        ;
}

假设您使用的是具有8位字符的32位计算机;如果您使用的是64位计算机，那么这个参数并没有那么显着不同。对“field”的赋值都是错误的，因为settings + 4是指向“settings_row”结构数组的第5个元素（从0开始计数）的指针。你需要写的是：

void read_settings_file(settings_row* settings)
{
    char* field = (char *)settings + sizeof(void*);
    int i = 0;
    while(read_value_into(field[i]) && i++ < SETTINGS_PER_ROW)
        ;
}

添加之前的演员至关重要！

C标准（ISO / IEC 9899：1999）：

6.3.2.3指针

指向void的指针可以转换为指向任何不完整或对象的指针   类型。指向任何不完整或对象类型的指针可以转换为指向void的指针   又回来了;结果应该等于原始指针。

[...]

指向一种类型的函数的指针可以转换为指向另一种函数的指针   打字再回来;结果应该等于原始指针。如果转换了   指针用于调用类型与指向类型不兼容的函数，   行为未定义。

Answer 3

C标准无法保证。我有一种潜行的怀疑，我现在没有时间检查它，它保证char *字段之间没有填充，即结构中相同类型的连续字段保证是布局兼容的与该类型的数组。但即使如此，你在设置*和第一个char *之间，以及最后一个char *和结构的结尾之间。但是您可以使用offsetof来处理第一个问题，我认为第二个问题不会影响您当前的代码。

但是，你想要的几乎肯定是由你的编译器保证的，它的文档中的某个地方将设置它的结构布局规则，并且几乎肯定会说所有指向数据的指针都是字大小的，并且结构可以是没有额外填充的8个字的大小。但是如果你想编写高度可移植的代码，你必须只使用标准中的保证。

保证字段的顺序。我也不认为你会看到间歇性的失败--AFAIK该结构中每个字段的偏移对于给定的实现（意味着编译器和平台的组合）是一致的。

你可以断言sizeof（settings *）== sizeof（char *）和sizeof（settings_row）== sizeof（char *）* 8。如果两者都成立，则结构中没有任何填充空间，因为不允许字段“重叠”。如果你曾经遇到过他们没有举办的平台，你会发现。

即便如此，如果你想要一个数组，我倾向于使用数组，内联访问器函数或宏来获取各个字段。无论你的诀窍是否有效，你都可以更容易地思考它。

Answer 4

虽然不重复，但这可能会回答您的问题：

Why isn't sizeof for a struct equal to the sum of sizeof of each member?

应用程序将整个结构体写入文件并再次读取它并不罕见。但是这有可能有一天文件需要在另一个平台上读回，或者另一个版本的编译器以不同方式打包结构。（虽然这可以通过专门编写的理解原始包装格式的代码来处理。）

Answer 5

从技术上讲，你只能依赖订单;编译器可以插入填充。如果不同的指针大小不同，或者指针大小不是自然字大小，则可能会插入填充。

实际上，你可以逃脱它。我不推荐它;这是一个坏的，肮脏的把戏。

您可以通过另一级别的间接（不能解决的问题）来实现您的目标，或者使用初始化的临时数组来指向结构的各个成员。

Answer 6

这不保证，但在大多数情况下都可以正常使用。它不会是间歇性的，它将在具有特定构建的特定平台上工作或不工作。由于您使用的是所有指针，因此大多数编译器都不会使用任何填充。

另外，如果你想要更安全，你可以把它变成一个联盟。

Answer 7

你不能按照你的方式去做。允许编译器填充结构的任何和所有成员。我不相信它可以重新排序。

大多数编译器都有一个属性，可以应用于结构来打包它（即将其转换为紧密打包存储的集合，没有填充），但缺点是这通常会影响性能。打包标志可能允许您以您想要的方式使用结构，但它可能无法在各种平台上移植。

Padding旨在使目标体系结构上的字段访问尽可能高效。除非必须（即，结构转到磁盘或通过网络），否则最好不要对抗它。）

Answer 8

在我看来，这种方法产生的问题多于解决的问题。从现在起六个月后阅读此代码时，您是否仍然了解编译器如何填充结构的所有细微之处？还有其他人没有写代码吗？

如果必须使用结构，请以规范的方式使用它，然后编写一个函数分别为每个字段分配值。您还可以使用数组并创建宏来为索引提供字段名称。

如果您对优化代码过于“聪明”，那么最终会得到更慢的代码，因为编译器也无法对其进行优化。

是否保证在没有填充位的情况下表示指针结构？

编辑以澄清

8 个答案: