联盟数据结构对齐

Question

我正在使用一些（我认为是）具有联合的坏代码：

union my_msg_union
{
  struct message5;
  char buffer[256]
} message;

缓冲区中有来自通信的256个字节。 结构类似于：

struct message5 {
 uint8 id;
 uint16 size;
 uint32 data;
 uint8 num_ids;
 uint16 ids[4];
} message5d

在大量架构（8位AVR，16位菲利普斯，32位臂，32位x86和amd64）上编译相同的代码。

我认为的问题是使用了union：代码只是一串连续接收到缓冲区的字节，然后通过struct读取值，而不考虑struct的对齐/填充。

果然，快速查看不同系统上的sizeof（message5d）给出了不同的结果。

然而令我感到惊讶的是，每当与char []的联合存在时，所有类型的所有结构的所有实例在所有系统上都会丢弃它们的填充/对齐，并确保是连续的字节。

这是C标准还是编译器作者为“帮助”提供的东西？

Answer 1

此代码演示了与您描述的相反的行为：

#include <stddef.h>
#include <stdint.h>
#include <stdio.h>

struct message5
{
    uint8_t id;
    uint16_t size;
    uint32_t data;
    uint8_t num_ids;
    uint16_t ids[4];
};

#if !defined(NO_UNION)
union my_msg_union
{
    struct message5 msg;
    char buffer[256];
};
#endif /* NO_UNION */

struct data
{
    char const *name;
    size_t offset;
};

int main(void)
{
    struct data offsets[] =
    {
        { "message5.id", offsetof(struct message5, id) },
        { "message5.size", offsetof(struct message5, size) },
        { "message5.data", offsetof(struct message5, data) },
        { "message5.num_ids", offsetof(struct message5, num_ids) },
        { "message5.ids", offsetof(struct message5, ids) },
#if !defined(NO_UNION)
        { "my_msg_union.msg.id", offsetof(union my_msg_union, msg.id) },
        { "my_msg_union.msg.size", offsetof(union my_msg_union, msg.size) },
        { "my_msg_union.msg.data", offsetof(union my_msg_union, msg.data) },
        { "my_msg_union.msg.num_ids", offsetof(union my_msg_union, msg.num_ids) },
        { "my_msg_union.msg.ids", offsetof(union my_msg_union, msg.ids) },
#endif /* NO_UNION */
    };
    enum { NUM_OFFSETS = sizeof(offsets) / sizeof(offsets[0]) };

    for (size_t i = 0; i < NUM_OFFSETS; i++)
        printf("%-25s  %3zu\n", offsets[i].name, offsets[i].offset);
    return 0;
}

示例输出（Mac OS X 10.9 Mavericks上的GCC 4.8.2，64位编译）：

message5.id                  0
message5.size                2
message5.data                4
message5.num_ids             8
message5.ids                10
my_msg_union.msg.id          0
my_msg_union.msg.size        2
my_msg_union.msg.data        4
my_msg_union.msg.num_ids     8
my_msg_union.msg.ids        10

联合中的偏移量与结构中的偏移量相同，如C标准所要求的那样。

你必须根据上面的代码给出一个完整的编译反例 - 并指定你正在编译的编译器和平台来获得你的偏差答案 - 如果你确实可以重现不正确的答案。

我注意到我必须将uint8等更改为uint8_t ，但我认为这没有任何区别。 如果是，您需要指定从uint8获取名称的标题。

---

更新的代码可以在有或没有union情况下编译。 使用-DNO_UNION编译时的-DNO_UNION ：

message5.id                  0
message5.size                2
message5.data                4
message5.num_ids             8
message5.ids                10