这些结构的大小在文件中不同但在程序内存中相同

Question

考虑以下 POD 结构：

struct MessageWithArray {
    uint32_t raw;
    uint32_t myArray[10];

    //MessageWithArray() : raw(0), myArray{ 10,20,30,40,50,60,70,80,90,100 } {  };
};

运行以下:

#include <type_traits>
#include <iostream>
#include <fstream>
#include <string>

struct MessageWithArray {
    uint32_t raw;
    uint32_t myArray[10];

    //MessageWithArray() : raw(0), myArray{ 10,20,30,40,50,60,70,80,90,100 } {  };
};

//
template <class T>
char* as_bytes(T& x) {
    return &reinterpret_cast<char&>(x);
    // or:
    // return reinterpret_cast<char*>(std::addressof(x));
}

int main() {
    MessageWithArray msg = { 0, {0,1,2,3,4,5,6,7,8,9} };
    std::cout << "Size of MessageWithArray struct: " << sizeof(msg) << std::endl;
    std::cout << "Is a POD? " << std::is_pod<MessageWithArray>() << std::endl;
    std::ofstream buffer("message.txt");
    buffer.write(as_bytes(msg), sizeof(msg));
    return 0;
}

给出以下输出：

Size of MessageWithArray struct: 44

Is a POD? 1

"message.txt" 文件的十六进制转储如下所示：

00  00  00  00  00  00  00  00  01  00  00  00  02  00  00  00
03  00  00  00  04  00  00  00  05  00  00  00  06  00  00  00
07  00  00  00  08  00  00  00  09  00  00  00

现在，如果我取消对构造函数的注释（以便 MessageWithArray 具有零参数构造函数），MessageWithArray 将成为非 POD 结构。然后我使用构造函数来初始化。这导致代码发生以下变化：

....
struct MessageWithArray {
    .....

    MessageWithArray() : raw(0), myArray{ 10,20,30,40,50,60,70,80,90,100 }{  };
};
....
int main(){
    MessageWithArray msg;
    ....
}

运行这段代码，我得到：

Size of MessageWithArray struct: 44

Is a POD? 0

"message.txt" 文件的十六进制转储如下所示：

00  00  00  00  0D  0A  00  00  00  14  00  00  00  1E  00  00
00  28  00  00  00  32  00  00  00  3C  00  00  00  46  00  00
00  50  00  00  00  5A  00  00  00  64  00  00  00

现在，我对实际的十六进制值不太感兴趣，我很好奇的是 为什么与 POD 结构转储相比，非 POD 结构转储中多了一个字节，当 sizeof() 声明它们的字节数相同时？是否有可能，因为构造函数使结构成为非 POD，所以隐藏的东西已添加到结构中？ sizeof() 应该是准确的编译时检查，对吗？是否有可能避免被 sizeof() 测量？

规格：我是运行这个在Visual Studio2017版本15.7.5，Microsoft Visual C++ 2017的一个空项目中，在Windows 10台机器。

英特尔酷睿 i7-4600M CPU 64 位操作系统，基于 x64 的处理器

编辑：我决定初始化结构以避免未定义的行为，因为这个问题在初始化时仍然有效。将其初始化为不带 10 的值会保留我最初观察到的行为，因为数组中的数据从未包含任何 10（即使它是垃圾，而且是随机的）。

Answer 1

与POD-ness无关。

您的 ofstream 是以文本模式（而不是二进制模式）打开的。在 windows 上，这意味着 \n 被转换为 \r\n。

在第二种情况下，结构中恰好有一个0x0A（\n）字节，变成了0x0D 0x0A（\r\n）。这就是为什么您会看到一个额外的字节。

此外，在第一种情况下使用未初始化的变量会导致未定义的行为，而这种情况并没有表现出来。

Answer 2

其他答案解释了将二进制数据写入以文本模式打开的流的问题，但是这段代码根本上是错误的。不需要转储任何东西，检查这些结构的大小并验证它们是否相等的正确方法是使用 static_assert:

struct MessageWithArray {
    uint32_t raw;
    uint32_t myArray[10];
};

struct NonPodMessageWithArray {
    uint32_t raw;
    uint32_t myArray[10];

    NonPodMessageWithArray() : raw(0), myArray{ 10,20,30,40,50,60,70,80,90,100 } {}
};

static_assert(sizeof(MessageWithArray) == sizeof(NonPodMessageWithArray));

online compiler

这些结构的大小在文件中不同但在程序内存中相同

The size of these structs are different in a file but the same in program memory

c++

sizeof

c++17