Question

以下是K＆amp; R的The C Programming Language（第8.7节）中代码示例的摘录：

typedef long Align;

union header {
    struct {
        union header *ptr;
        unsigned size;
    } s;
    Align x;
};

typedef union header Header;

以下是解释性摘录：

为了简化对齐，所有块都是标题大小的倍数和标题正确对齐。这是由一个包含该联盟的联盟实现期望的标题结构和最严格的类型的实例，我们任意做了很长时间。

因此，据我所知，我们的想法是确保header实例占用的字节数是sizeof(Align)的倍数。这个目标对我来说非常有意义。

但考虑long为64位，int为32位，指针为64位的情况。在这种情况下，header.s将是64 + 32 = 96位。因此，sizeof(header)将是96位，这不是预期的64的倍数。

在这种情况下，我认为有必要将Align定义为其他内容（也许是double）。但是我不太确定我是否完全理解什么会决定某个特定架构的选择。它只是“最大”类型吗？如果long是最大的类型怎么办 - 它不能以我上面描述的方式工作吗？

由于

Answer 1

编译器将调整header的大小，以便可以从ptr数组中的元素有效地检索size，x和header[] 。在大多数体系结构中，x的存在意味着sizeof(header)将增加到sizeof(long)的倍数。

Answer 2

联合的大小至少与其最大成员的大小一样大。因此，即使sizeof(s)为12且sizeof(long)为8，如您的示例所示，您仍然会sizeof(header) >= 12。同样，联合的对齐是其任何成员的最大对齐，因此long成员的存在确保header的对齐至少是long的对齐，在这种情况下将是8。

如果你编译这段代码，你几乎肯定会发现sizeof(header)是16而不是12.原因是如果你有一个header对象数组，编译器需要确保任何成员的对齐都是正确的，并且数组连续存储在内存中。为了实现这一点，尺寸需要是对齐的倍数。编译器通过在header对象的末尾添加额外的4个字节的填充来实现这一点。

Answer 3

自从我使用结构以来已经很长时间了。但是，我确实使用了它们。主要原则是按成员大小顺序排列成员。

在编写本文时，很长一段时间会对齐最大的寻址边界。我相信情况仍然如此，但我很长时间没有关注硬件问题。设计了一些硬件，除非它们的地址与long的大小一致，否则长时间没有被有效地处理。

我认为目标是标题将在下一个有效的寻址边界上对齐很长时间。这取决于硬件。如果long在32位边界上有效地可寻址，则结构将适当地对齐。如果long只能在64位边界上有效地寻址，那么struct将消耗128位以进行适当的对齐。

Answer 4

自从我读了K＆amp; R书以来，已经很长时间了（太长了），但我相信你是对的。您需要将typedef对齐至少与平台上指针大小相对应的值+ sizeof unsigned。

我的猜测是，当写入（并且最后更新）时，32位操作系统占据了至高无上的地位，并且您的方案逃脱了编写者和编辑者。当然，他们更聪明/更聪明，我和我可能会脱颖而出。

Answer 5

要正确， sizeof（对齐）必须大于或等于 sizeof（s）。但今天的编译器真的不关心，并为你做好工作。

#include <limits.h>
#include <stdio.h>

typedef long Align;

typedef union header {
    struct {
        union header *ptr;  /* 64 bits */
        unsigned size;    /* 32 bits */
    } s;                    /* subtotal 96 */
    Align x;                /* 64 bits -> should be greater than 96 */
} Header;                  /* total 128 bits */

typedef struct hair {
    union header *ptr;  /* 64 bits */
    unsigned size;      /* 32 bits */
} Hair;              /* subtotal 96 */

int main(void)
{
    Header u;
    Hair h;

    printf("char %ld bits, %ld bytes\n", sizeof(char)*CHAR_BIT,(sizeof(char)*CHAR_BIT)/8);
    printf("unsigned %ld bits, %ld bytes\n", sizeof(unsigned)*CHAR_BIT,(sizeof(unsigned)*CHAR_BIT)/8);
    printf("int %ld bits, %ld bytes\n", sizeof(int) * CHAR_BIT, (sizeof(int) * CHAR_BIT)/8);
    printf("long int %ld bits, %ld bytes\n", sizeof(long) * CHAR_BIT, (sizeof(long) * CHAR_BIT)/8);
    printf("long long int %ld bits, %ld bytes\n", sizeof(long long) * CHAR_BIT, (sizeof(long long) * CHAR_BIT)/8);
    printf("float %ld bits, %ld bytes\n", sizeof(float) * CHAR_BIT, (sizeof(float) * CHAR_BIT)/8);
    printf("double %ld bits, %ld bytes\n", sizeof(double) * CHAR_BIT, (sizeof(double) * CHAR_BIT)/8);
    printf("long double %ld bits, %ld bytes\n\n", sizeof(long double) * CHAR_BIT, (sizeof(long double) * CHAR_BIT)/8);
    printf("Header u %ld bits, %ld bytes\n", sizeof(u) * CHAR_BIT, (sizeof(u) * CHAR_BIT)/8);
    printf("Header *ptr %ld bits, %ld bytes\n", sizeof(u.s.ptr) * CHAR_BIT, (sizeof(u.s.ptr) * CHAR_BIT)/8);
    printf("Header size %ld bits, %ld bytes\n", sizeof(u.s.size) * CHAR_BIT, (sizeof(u.s.size) * CHAR_BIT)/8);
    printf("Header x %ld bits, %ld bytes\n\n", sizeof(u.x) * CHAR_BIT, (sizeof(u.x) * CHAR_BIT)/8);
    printf("Hair h %ld bits, %ld bytes\n", sizeof(h) * CHAR_BIT, (sizeof(h) * CHAR_BIT)/8);
    printf("Hair *ptr %ld bits, %ld bytes\n", sizeof(h.ptr) * CHAR_BIT, (sizeof(h.ptr) * CHAR_BIT)/8);
    printf("Hair size %ld bits, %ld bytes\n", sizeof(h.size) * CHAR_BIT, (sizeof(h.size) * CHAR_BIT)/8);
    return 0;
}

输出结果为：

$ ./union-limits 
char 8 bits, 1 bytes
unsigned 32 bits, 4 bytes
int 32 bits, 4 bytes
long int 64 bits, 8 bytes
long long int 64 bits, 8 bytes
float 32 bits, 4 bytes
double 64 bits, 8 bytes
long double 128 bits, 16 bytes

Header u 128 bits, 16 bytes
Header *ptr 64 bits, 8 bytes
Header size 32 bits, 4 bytes
Header x 64 bits, 8 bytes

Hair h 128 bits, 16 bytes
Hair *ptr 64 bits, 8 bytes
Hair size 32 bits, 4 bytes

如您所见，Hair与Header的大小相同。但是对于不能完成这项工作的编译器，正确的是使用long double作为Align。

保重， BECO。

我从这个K＆amp; R样本中遗漏了什么？

5 个答案: