C结构填充问题

Question

struct something {
    uint32_t a;
    uint8_t  b;
    uint16_t c;
    uint32_t x;
    uint16_t y;
    uint8_t  z;
};

uint8_t *data = malloc(14);
struct something *s = (struct something *)data;

s->a = 1;
s->b = 2;
s->c = 3;
s->x = 4;
s->y = 5;
s->z = 6;

在 C 中执行此操作是否总是安全的，或者结构填充可能会导致问题？

编辑1（说清楚）：是否保证data[0]..data[3]==1,data[4]==2,data [5]..data[6]==3, data[7]..data[10]==4, data[11]..data[12]==5 and data[13]==6?

编辑 2： 编辑 1 的小错误

Answer 1

这是不安全操作。编译器将以实现定义的方式添加填充。

一般来说，给定大小的成员将在该大小的倍数的偏移量上对齐。

鉴于完成填充的典型方式，此 struct 的大小很可能是 16 个字节。物理布局很可能（但不一定）如下所示：

struct something {
    uint32_t a;         // offset 0
    uint8_t  b;         // offset 4
                        // 1 byte padding
    uint16_t c;         // offset 6
    uint32_t x;         // offset 8
    uint16_t y;         // offset 12
    uint8_t  z;         // offset 14
    // 1 byte padding
};

不要使用幻数。相反，使用 sizeof 运算符。

struct something *s = malloc(sizeof(struct something));

编辑：

如果您想增加 struct 以特定方式布局的可能性，请参阅此 guide to structure packing。如果您遵循此处的做法，很有可能（但不是 100%）您的 struct 将按照您期望的方式在内存中布局。

对于 gcc，您可以在 struct 上使用 __attribute__((packed)) 从 struct 中删除填充。然而，这样做可能会导致性能下降或导致页面错误。 -Wpadded 和 -Wpacked 选项还可以告诉您有关填充的更多信息。

Answer 2

硬编码 14 非常顽皮。

为什么不使用 sizeof(struct something) 呢？这是一个 compile-time 可计算常量表达式，因此没有运行时开销。

您的预感是正确的：编译器保留在结构元素之间以及最终元素末尾插入填充的权利。（注意，第一个元素的地址必须与 struct 的地址相同。）

C结构填充问题

C structure padding problems

c

struct

padding