C中对齐结构的间隙答案

【问题标题】：Gaps in aligned struct in CC中对齐结构的间隙
【发布时间】：2014-11-02 16:20:26
【问题描述】：

我有一个包含不同类型成员的庞大结构。我知道成员是根据他们的类型对齐的。
有没有办法弄清楚差距在哪里？
我的意思是我很想知道编译器在哪些成员之间插入了一个间隙（当然间隙大小是多少）。

【问题讨论】：

【解决方案1】：

它取决于平台，您可以使用 offsetof 宏通过一个小型测试程序来确定它，或者对于大多数 Unix 系统，您可以参考您架构的 System V ABI 文档。

一般来说，额外的空间会立即插入到任何可能会不正确对齐的成员之前，而不进行任何重新排序，如果会导致数组中的下一个结构不正确对齐，则在最后插入。

struct s { short a; int b; };
offsetof(struct s, a) == 0
offsetof(struct s, b) == 4 // for example
sizeof(short) == 2

间隙是 a 和 b 之间的两个字节。

要检测结构末尾的填充，只需查看结构的大小以及最后一个元素的偏移量和大小。

struct s2 { int a; short b; };
offsetof(struct s2, b) == 4
sizeof(struct s2) == 8

【讨论】：

请注意，并非所有类 UNIX 都遵循 System V ABI。例如，Interix 没有。

【解决方案2】：

使用stddef.h中定义的offsetof()

struct my
{
    float f ;
    double d ;
} ;

这会在 f 和 d 之间填充：

size_t p = offsetof(struct my , d) - ( offsetof(struct my , f) + sizeof(float) );

对结构的每个成员执行此操作。

【讨论】：

【解决方案3】：

如果您不想使用 offsetof 宏，您可以通过获取指针并将全部转换为 char * 来实现困难。示例：

#include <stdio.h>

struct my_struct {
    char c;
    short h;
    char c2;
    long l;
};

void display(FILE *fd) {
    struct my_struct ms;
    int delta1 = (char *)(void *) &ms.h - (char *)(void*) &ms.c;
    int gap1 = delta1 - sizeof(char);
    int delta2 = (char *)(void *) &ms.c2 - (char *)(void*) &ms.h;
    int gap2 = delta2 - sizeof(short);
    int delta3 = (char *)(void *) &ms.l - (char *)(void*) &ms.c2;
    int gap3 = delta3 - sizeof(char);
    int gap4 = sizeof(ms) -sizeof(long) - ((char *)(void *) &ms.l - (char *)(void*) &ms);
    fprintf(fd, "char to short : %d - short to char %d - char to long %d - struct to struct : %d\n",
        gap1, gap2, gap3, gap4);
}
int main() {
    display(stderr);
}

给：

char to short : 1 - short to char 0 - char to long 3 - struct to struct : 0

【讨论】：