std::map 节点对齐

Question

我正面临着一件非常了不起的事情。 （场景：Win7 pro 64位，VC2008编译32位代码）

假设一个主程序实例化一个使用 std::map 的类。
这是一个 std::map<:string> 类 Props 只有两个成员：

class Props {
public:
  /**
   * value of property
   * @var boost::any 
   */
  boost::any _a ;

  /**
   * expire time
   * @var time_t
   */
  time_t _tExpiry ;

  /* Somethign more I'm not writing down here... */
}

现在...我构建了一个 DLL，为自己的业务使用相同的类。
DLL 实例化该类并提供 std::map。

嗯...当主程序提供地图时一切正常，而 DLL 在第一个项目插入后崩溃。

还有一些（非常有趣的）。
如果我深入到主程序完成的插入操作，我会将单个 _Node 的构造函数放入 std::map
_Node出现如下（c:\Programmi\Microsoft Visual Studio 9.0\VC\include\xtree）

struct _Node
    {   // tree node
    _Node(_Nodeptr _Larg, _Nodeptr _Parg, _Nodeptr _Rarg,
        const value_type& _Val, char _Carg)
        : _Left(_Larg), _Parent(_Parg), _Right(_Rarg),
            _Myval(_Val), _Color(_Carg), _Isnil(false)
        {   // construct a node with value
        }

    _Nodeptr _Left; // left subtree, or smallest element if head
    _Nodeptr _Parent;   // parent, or root of tree if head
    _Nodeptr _Right;    // right subtree, or largest element if head
    value_type _Myval;  // the stored value, unused if head
    char _Color;    // _Red or _Black, _Black if head
    char _Isnil;    // true only if head (also nil) node
    };

很好...所以我们的 _Node 结构有 _Left（4 字节）、_Parent（4 字节）、_Right（4 字节）、_Myval（地图的键和值的大小）、_Color（1 字节）和 _Isnil（1 字节） .
现在...我要为地图提供的元素是一对 <:string props>。
根据我的调试器，std::string 需要 0x20 个字节，而 Props 只需要 8 个。

现在，当我询问调试器单个节点的大小时，我可以看到它是 0x38。 所以...0x4 + 0x4 + 0x4 + 0x20 + 0x8 + 0x1 + 0x1 = 0x36 + 填充 = 0x38。
这意味着 _Color 成员在 _Node 开始后的 0x34 字节处开始。

（好吧...我宁愿指定我的所有项目都使用 /Zp4，因此所有结构都打包为 4 个字节）。

让我们继续...当我遵循 DLL 行为时，我可以看到一些非常惊人的东西。
std::map 的 _Buynode() 方法调用分配器为我要插入的新元素设置新的大小。调用分配器而不是调用 _Node() 就地构造函数....并且它以另一种方式起作用！！

在这种情况下，构造函数表现为 _Color 成员在 _Node 开头的 0x38 字节之后开始...就好像有不同的填充一样。
在此之后，在以下尝试插入新值时，该过程失败，因为 _Color 和 _Isnil 的值...错误（0xcc，因为该部分内存未初始化）。

我确定我将所有项目中的 /Zp4 设置为解决方案，所以...
怎么了？
我“感觉”对齐有问题，但我不能说是什么......

提前致谢！

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好的...我要添加更多内容。
这是来自 c:\Programmi\Microsoft Visual Studio 9.0\VC\include\xtree 的 _Node 结构

struct _Node
    {   // tree node
    _Node(_Nodeptr _Larg, _Nodeptr _Parg, _Nodeptr _Rarg,
        const value_type& _Val, char _Carg)
        : _Left(_Larg), _Parent(_Parg), _Right(_Rarg),
            _Myval(_Val), _Color(_Carg), _Isnil(false)
        {   // construct a node with value
        }

    _Nodeptr _Left; // left subtree, or smallest element if head
    _Nodeptr _Parent;   // parent, or root of tree if head
    _Nodeptr _Right;    // right subtree, or largest element if head
    value_type _Myval;  // the stored value, unused if head
    char _Color;    // _Red or _Black, _Black if head
    char _Isnil;    // true only if head (also nil) node
    };

_Tree_nod(const key_compare& _Parg,
    allocator_type _Al)
    : _Traits(_Parg, _Al), _Alnod(_Al)
    {   // construct traits from _Parg and allocator from _Al
    }

typename allocator_type::template rebind<_Node>::other
    _Alnod; // allocator object for nodes
};

如您所见，它的构造函数非常简单。
当我按照之前所说的那样查找 std::map 时，查看从这个结构中使用的内存。
- _Left
4 个字节 - _Parent
4 个字节 - _Right
4 个字节 - _Myval 为 0x28 字节（std::string 为 0x20，我自己的类为 8。我检查过，它总是 8 字节）
- _Color
的 1 个字节 - 1 个字节用于 _Isnil

当一个新元素放置在树的顶部（我的意思是最左边）被创建时，这个构造函数填充 _Left、_Parent、_Right、_Myval，而不是 lat 4 个未初始化的字节（比如填充 0xcc）并填充它认为的内容应该提前 _Color 和 _Isnil 4 个字节。
最荒谬的是 std::map 的其他方法没有“感觉”这 4 个字节。
这些是导致 de 断言的行。

        if (_Isnil(_Ptr))
        {
            _Ptr = _Right(_Ptr);    // end() ==> rightmost
            if (_Isnil(_Ptr))
#if _HAS_ITERATOR_DEBUGGING
            {
                _DEBUG_ERROR("map/set iterator not decrementable");
                _SCL_SECURE_OUT_OF_RANGE;
            }
#elif _SECURE_SCL
            {
                _SCL_SECURE_OUT_OF_RANGE;
            }
#else
            return; // begin() shouldn't be incremented, don't move
#endif
        }

发生这种情况是因为对 _IsNil(_Ptr) 的测试发现 _Isnil 为 0xcc，并给出了错误。发布版本可能不疯，这不是一件快乐的事。

有什么想法吗？

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又进了一步！
我把整个解决方案（2个大项目，18个小项目，大约250000 C/C++代码行），在Linux下编译（gcc4.1.2）。
一切都很好。完全没有问题，std::map 可以正常工作。
我不得不说 Linux Makefile 同时让一切变得更加简单和复杂。复杂是因为你必须自己做所有事情，简单是因为如果你不想做就什么都不会发生。

这告诉我一件事：Visual Studio 2008 中存在一些问题，在某些特定条件下会跳到舞台上……问题是“导致这种情况的条件是什么？”。

等待一个想法...

Answer 1

我只是猜测，但我的直接猜测是您的问题并非源于对齐问题。

使用 VC++，如果你把这样的东西放在一个 DLL 中，你必须编译代码（主程序和 DLL）才能在 DLL 中使用标准库。执行此操作时，主程序和 DLL 共享一个公共堆，因此它们可以分配/释放内存并保持同步。

如果您静态链接到标准库，您的主程序和您的 DLL 将有单独的堆。当/如果其中的代码尝试删除在另一个中分配的项目（例如），您将遇到重大问题，因为它会尝试将其返回到它不是来自的堆中第一名。

Answer 2

编译器选项是/Zp4。您确定在所有情况下都使用了正确的选项吗？

Answer 3

您的描述肯定指向对齐/包装问题的方向。

也许您可以在sizeof(Props) == 8 上添加编译时检查。 Boost 有一个编译时检查模板，但在互联网上找到一个或自己动手并不难。

如果 sizeof 始终相同，请让我指向 checked iterators 以检查替代方法。

在那之后，我的想法已经不多了。