数组可以有尾随填充吗？答案

【问题标题】：Can an array have trailing padding?数组可以有尾随填充吗？
【发布时间】：2014-11-23 19:28:20
【问题描述】：

很明显，C 中的数组cannot insert padding between their elements。但是，是否有任何规则说他们不能在整个数组的 end 处添加尾随填充？

即这个程序是否保证在任何地方都能给出相同的结果？

#include <stdio.h>
int main(void) {
    typedef char a[3];
    typedef a b[3];
    printf("%zu %zu\n", sizeof(a), sizeof(b)); // -> 3 9
}

据我所知，在a 的大小上添加一个或五个尾随字节，也许是在错误的优化尝试中，不会破坏数组访问规则（b[1][1] 仍然精确映射到 @987654325 @ 不管其包含的a 对象的大小如何，并且访问超出包含的a 的长度无论如何都是UB）。

我在 C 标准中找不到任何地方说数组的大小是元素类型的大小乘以元素的数量。 6.5.3.4 只说 sizeof 返回数组中的“字节数”（它确实给出了 sizeof array / sizeof array[0] 作为代码示例，但这只是一个示例 - 它并没有说它必须工作，它没有提供任何细节）。

隐式保证对于编写依赖于精确数据布局的可移植代码很有用，例如传递打包的 RGB 值：

typedef uint8_t RGB[3];
RGB * data = ...;
glColorPointer(3, GL_UNSIGNED_BYTE, 0, data);

（好吧，所以 OpenGL 可以接受步幅值，所以这是一个不好的例子，但你明白了）

就此而言，我假设从广泛的概念（甚至是标准中的示例）您可以使用sizeof 获得数组的元素数量，无论如何这很可能在任何地方都适用 - 是否存在任何已知的情况都不是吗？

【问题讨论】：

padding的意思是让数据对齐。在你的情况下，我确信所有 3 的 char 数组的大小都是 3。但是如果你声明一个 int 之后，可能会有 1 或 5 个填充。一个好的 c 编译器不会做额外的工作，使其难以预测。但是如果你在谈论可移植性，我认为最好在目标平台上再次编译代码，或者如果平台有很大差异，则交叉编译。
“它没有提供任何细节”——它确实说计算数组中元素的数量。没错，这只是一个例子，而且这些例子并不规范。
通过查看后续子句可以间接推断出数组没有这样的填充：“当应用于具有结构或联合类型的操作数时，结果是这样的字节总数一个对象，包括内部和尾随填充。” – 这种对结构和联合中的填充的明确引用，以及在数组的情况下缺乏填充让我相信数组中不能有这样的填充。
我无法想象填充数组的意义何在。元素已经正确对齐。
@ooga：在一种不允许像 C 那样进行指针操作的语言中，数组填充可能对“金丝雀”有用：如果编译器预先加载了一个数组的空间如果标记数据的已知模式，则可以定期检查此类数据以确保没有发生缓冲区溢出。或者，在某些系统上，可以在任何尝试覆盖进位地址时配置硬件陷阱，尽管此类功能通常仅限于故障排除目的（因为许多平台可用的陷阱数量非常有限）。

标签： c language-lawyer

【解决方案1】：

我认为，该标准从未认为有必要实际说明数组没有填充，原因很简单，绝对没有理由说明这种填充可能对任何实现都有用。

也就是说，我相信标准通过== 运算符的描述禁止这种填充。

6.5.9 等式运算符

语义

6 两个指针比较相等当且仅当 [...] 或一个是指针一个指向一个数组对象的末尾，另一个是指向另一个数组对象的开头的指针，该数组对象恰好紧跟在地址空间中的第一个数组对象之后。

给定

int array[2][2];

表达式&array[0][2]points 是一个超过第一个数组子对象末尾的指针。 &array[1][0] 是指向第二个数组子对象的指针，它紧跟在内存中的第一个数组之后。这些指针需要比较相等。如果int[2] 有尾随填充，如果sizeof(int[2]) > 2 * sizeof(int)，我无法想象任何实现如何使两个指针比较相等。

【讨论】：