Question

我正在构建一个 C ++ 库，该库使用许多函数以及 C 库中定义的struct。为了避免将任何代码移植到C ++，我将典型的条件预处理添加到C头文件中。例如，

//my_struct.h of the C library
#include <complex.h>

#ifdef __cplusplus
extern "C" {
#endif

typedef struct {
  double d1,d2,d3;
#ifdef __cplusplus
  std::complex<double> z1,z2,z3;
  std::complex<double> *pz;
#else
  double complex z1,z2,z3;
  double complex *pz;
#endif
  int i,j,k;
} my_struct;

//Memory allocating + initialization function
my_struct *
alloc_my_struct(double);

#ifdef __cplusplus
}
#endif

alloc_my_struct()的实施是在 C 中编译的。它只是通过malloc()分配内存并初始化my_struct的成员。

现在，当我在 C ++ 代码中执行以下操作时，

#include "my_struct.h"
...
  my_struct *const ms = alloc_my_struct(2.);

我注意到*ms总是具有预期的内存布局，即任何访问（例如ms->z1）都会计算到预期值。考虑到（CMIIW）分配期间my_struct的内存布局由C编译器（在我的情况下为gcc -std=c11）决定，而在C ++编译器访问期间（在我的情况下{我），我觉得这很酷{1}}）。

我的问题是：这种兼容性是否标准化？如果没有，有什么办法吗？

注意：我没有足够的知识来反对对齐，填充和其他实现定义的细节。但值得注意的是，经过C编译的GNU科学库正在实现相同的方法（尽管它们的g++ -std=c++11不涉及C99复数）用于C ++。另一方面，我做了足够的研究，得出结论C ++ 11保证了C99 struct和double complex之间的布局兼容性。

Answer 1

C和C ++共享内存布局规则。在两种语言中，结构以相同的方式放在内存中。即使C ++确实想要做一些不同的事情，将结构放在compare : function(a, b) { var columns = sortable.explodeInnerArrays(this[0]); var orders = sortable.explodeInnerArrays(this[1]); function loop(a, b, index) { var currentA = a[columns[index]]; var currentB = b[columns[index]]; if (currentA instanceof Array) { currentA = a[columns[index]][0]; } if (currentB instanceof Array) { currentB = b[columns[index]][0]; } switch (sortable.checkDataType(currentA)) { case "number": if (currentA == currentB) { return loop(a, b, (index+1)); } return (currentA - currentB) * orders[index]; break; case "string": if (currentA == currentB) { return loop(a, b, (index+1)); } currentA = sortable.removePunctuation(currentA); currentB = sortable.removePunctuation(currentB) if (currentA < currentB) { return -1 * orders[index]; } if (currentA > currentB) { return 1 * orders[index]; } break; } } return loop(a, b, 0); }内也可以保证C布局。

但是你的代码在做什么依赖于C ++ std :: complex和C99复合体是相同的。

所以看：

Answer 2

它可能并不总是相同！

在这种情况下，sizeof(std::complex<double>)看起来与sizeof(double complex)相同。还要注意编译器可能（或可能不）根据优化配置向结构添加填充以使它们与特定值对齐。并且填充可能并不总是相同的，导致不同的结构大小（在C和c ++之间）。

相关帖子的链接：

C/C++ Struct memory layout equivalency

我会添加特定于编译器的属性来“打包”字段，   从而保证所有的油口相邻且紧凑。这是   关于C与C ++的关系较少，更多关于您可能使用的事实   编译两种语言的两个“不同”编译器，即使   那些编译器来自一个供应商。

添加构造函数不会改变布局（尽管它会改变   类非POD），但添加访问说明符之间的私有   这两个字段可能会改变布局（实际上，不仅仅是在   理论）。

C struct memory layout?

在C中，允许编译器为每个编写一些对齐   原始类型。通常，对齐是类型的大小。但   它完全是针对具体实现的。

引入了填充字节，因此每个对象都正确对齐。   不允许重新排序。

可能每个远程现代编译器都实现了#pragma pack   允许控制填充并将其留给程序员遵守   与ABI。（但这绝对是非标准的。）


来自C99§6.7.2.1：

12结构或联合对象的每个非位字段成员都是对齐的     以适合其类型的实现定义方式。

13在结构对象中，非位字段成员和单位     其中位字段驻留的地址按顺序增加     他们被宣布。适当地指向结构对象的指针     转换后，指向其初始成员（或者如果该成员是     位字段，然后到它所在的单元，反之亦然。     结构对象中可能有未命名的填充，但不在其中     开始。

Answer 3

您的程序有未定义的行为：my_struct的定义在词法上不相同。

你赌博，两个编译器之间的对齐，填充和各种其他事情都不会改变，这已经够糟糕了......但是因为这是UB所有事情都可能发生，即使它是真的！

Answer 4

还要注意，通过<div class="popover-markup"> <a href="#" class="trigger"><i class="fa fa-floppy-o fa-2x" title="Save Grid Layout" style="color:#108ec6; padding:5px;"></i></a> <div class="head hide">Save Report</div> <div class="content hide"> <div class="form-group"> <asp:TextBox runat="server" ID="txtReportName" CssClass="form-control" Width="150px" placeholder="Report Name" /> </div> <asp:Button CssClass="btn btn-lg btn-info btn-block" ID="btnSaveLayout" runat="server" Text="Save" OnClick="btnSaveLayout_Click"/> </div>一个带有C ++对象（void OnMouseDrag(){ Debug.Log ("left"); player.GetComponent<PlayerAnimator>().animationState = MovementState.moveLeft; player.transform.position+=Vector3.left / 30; }）的结构，你跳过了ctor，这也是UB - 即使你期望ctor是空的，或者只是零值并且无害被跳过，如果这件事破裂你就不能抱怨。所以你的计划工作是纯粹的运气。

Answer 5

通常，C和C ++具有兼容的结构布局，因为布局由平台的ABI规则决定，而不仅仅是语言，（对于大多数实现）C和C ++遵循相同的ABI规则类型大小，数据布局，调用约定等。

C ++ 11甚至定义了一个新术语 standard-layout ，这意味着该类型将具有与C中类似类型的兼容布局。这意味着它不能使用虚拟函数，私有数据成员，多重继承（以及其他一些东西）。 C ++标准布局类型应具有与等效C类型相同的布局。

如其他答案中所述，您的特定代码通常不安全，因为std::complex<double>和complex double 不是等效类型，并且无法保证它们是布局-兼容。然而 GCC的C ++标准库确保它可以正常运行，因为std::complex<double>和std::complex<float>是根据底层C类型实现的。 GCC的std::complex<double>没有包含两个double，而是有一个__complex__ double类型的成员，编译器实现与等效C类型完全相同。

GCC专门用于支持像你这样的代码，因为它是一件合理的事情。

因此，将GCC对std::complex的特殊工作与标准布局规则和平台ABI相结合，意味着您的代码将与该实现一起使用。

这不一定可以移植到其他C ++实现。

C和C ++之间的内存布局兼容性

5 个答案: