C struct 成员是否继承编译器属性？

Question

对于大多数 C 编译器，可以在结构上指定编译器属性，以定义该结构的成员如何在内存中对齐。例如：

typedef struct{
    char a;
    char b;
} __attribute__((aligned(2))) TwoChars;

如果char a 最终位于地址 0xA（为简单起见），那么 char b 将不会位于地址 0xB，而是 0xC，因为它与 2 个字节对齐。

我的问题是：这个属性是由结构成员继承的吗？例如：

typedef struct{
    char a;
    char b;
} TwoChars;

typedef struct {
    TwoChars tc;
    char c;
} __attribute__((aligned(1))) ThreeChars;

这在记忆中最终会是什么样子？ } __attribute__((aligned(2))) TwoChars 怎么样？

Answer 1

注意：这是一个非标准的编译器专用扩展。我在回答中提到的可能适用于 GCC 和 Clang，我认为这就是您所说的“大多数 C 编译器”。

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可以在结构上指定编译器属性，定义该结构的成员如何在内存中对齐

不，__attribute__((aligned(...))) 不是这样工作的。 aligned 属性仅适用于结构本身，而不适用于其字段。见亲戚documentation page。

如果要控制结构字段的对齐方式，则必须使用它们的属性。

这个：

struct {
    char a;
    char b;
} __attribute__((aligned(8))) foo = { 1, 2 };

将编译为：

foo:
    .byte   1
    .byte   2
    .zero   6

此时：

struct {
    char a __attribute__((aligned(2)));
    char b __attribute__((aligned(2)));
} bar = { 1, 2 };

会做你想做的：

bar:
    .byte   1
    .zero   1
    .byte   2
    .zero   1

因此：

此属性是否由结构成员继承？

没有。对齐不是结构成员继承的东西。

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有趣的是，packed 属性是否被应用它的结构内的嵌套结构的成员继承，因为packed 专门用于由结构成员继承。文档没有明确说明是否是这种情况，但我们可以轻松检查。

以下代码：

struct foo {
    char a;
    int b;
    char c;
};

struct bar {
    struct foo d;
    char e;
    int f;
} __attribute__((packed));

struct bar x = {{101, 102, 103}, 104, 105};

编译为：

x:
    .byte   101
    .zero   3
    .long   102
    .byte   103
    .zero   3
    .byte   104
    .long   105        

从上面我们可以看出packed只适用于bar的成员，不会被foo的成员继承，而将__attribute__((packed))添加到foo会产生以下结果：

x:
    .byte   101
    .long   102
    .byte   103
    .byte   104
    .long   105

如果您想知道，这也适用于在其他结构中定义的结构：

struct bar {
    struct {
        char a;
        int b;
        char c;
    } d;
    char e;
    int c;
} __attribute__((packed));

struct bar x = {{101, 102, 103}, 104, 105};

生产：

x:
    .byte   101
    .zero   3
    .long   102
    .byte   103
    .zero   3
    .byte   104
    .long   105        

而将__attribute__((packed)) 添加到d 会产生：

x:
    .byte   101
    .long   102
    .byte   103
    .byte   104
    .long   105

Answer 2

这样可以使 ThreeChars 至少与 2 对齐。

你可以自己测试一下：

typedef struct{
    char a;
    char b;
} __attribute__((aligned(2))) TwoChars;


typedef struct {
    TwoChars tc;
    char c;
} __attribute__((aligned(1))) ThreeChars;

_Static_assert(_Alignof(ThreeChars) == 2,"");

https://gcc.godbolt.org/z/9bTzbs

或者您可以在 https://gcc.gnu.org/onlinedocs/gcc-3.3/gcc/Type-Attributes.html 阅读对齐属性的文档。

（不幸的是，标准化的_Alignas 使用起来不太方便，因为指定较低的对齐方式将违反约束。）

注意这里只指定了整个结构的对齐方式，所以虽然TwoChars tc; 将是双对齐的，因此会影响ThreeChars 的对齐方式，但后续成员的对齐方式不会高于自然对齐方式。

后一个事实可以通过_Static_asserting 来验证，即 be 的偏移量是 1 (_Static_assert(offsetof(TwoChars,b)==1,"");)，正如自然对齐所暗示的那样，因此它不能是 2 对齐的。