不同操作系统的不同结果

Question

[ 2016.03.17 更新] 抱歉，为了简单起见，我跳过了错误检查。 我检查了错误，这是完整的代码。

#define MAX_DATA 512
#define MAX_ROWS 100
typedef struct Database {
    Address rows[MAX_ROWS];
    int num; // Number of record in the DB.
} Database;

typedef struct Address {
    int id;
    int set;
    char name[MAX_DATA];
    char email[MAX_DATA];
} Address;

Database *db_ptr;
FILE *file;
int return_value;
// Write to file
db_ptr = (Database*)malloc(sizeof(Database));
if(!db_ptr) {
    printf("Memory error!\n");
}
for(int i = 0; i < MAX_ROWS; i++) {
    db_ptr->rows[i].id = i;
    db_ptr->rows[i].set = 0;
}
char *filename = "test.db";
file = fopen(filename, "w");
if(!file) {
    printf("Open(w) %s fail!\n", filename);
}
return_value = fwrite(db_ptr, sizeof(Database), 1, file);
printf("The return value from fwrite = %d\n", return_value);
free(db_ptr);
fclose(file);
// Read from file
db_ptr = (Database*)malloc(sizeof(Database));
if(!db_ptr) {
    printf("Memory error!\n");
}
file = fopen(filename, "r+");
if(!file) {
    printf("Open(r+) %s fail!\n", filename);
}
return_value = fread(db_ptr, sizeof(Database), 1, file);
printf("(1)The return value from fread = %d\n", return_value);
rewind(file);
return_value = fread(db_ptr, 1, sizeof(Database), file);
printf("(2)The return value from fread = %d\n", return_value);
printf("Sizeof(Database) = %lu\n", sizeof(Database));
free(db_ptr);
fclose(file);

结果是

"The return value from fwrite = 1"
"(1)The return value from fread = 1"
"(2)The return value from fread = 103204"
"Sizeof(Database) = 103204"

在 Ubuntu15.04（64 位）中使用带有 -std=c99 的 gcc，以及

"The return value from fwrite = 1"
"(1)The return value from fread = 0"
"(2)The return value from fread = 26832"
"Sizeof(Database) = 103204"

在 Windows7（64 位）中使用带有 -std=c99 的 MinGW。

test.db 的大小在 Ubuntu 中为 103204 字节，在 Windows 中为 103205 字节。 似乎无法读取数据库的整个结构。

我的问题是这个程序如何在不同的环境中有不同的行为？

Answer 1

C struct是旨在仅在内存中使用的数据的表示形式。 一旦您的数据以任何方式“离开”内存，您就需要使用编组（或通常也称为序列化，这里不值得讨论这些差异）。

为此，您需要将数据转换为适合您将数据传输到的介质的格式，在本例中为磁盘。

struct不适合主要是因为以下问题：

• 填充。 填充结构以将成员与可以更快访问它们的地址对齐，或者甚至使访问成为可能（在某些体系结构上）。
• 字节序。 存储长度超过单个字节的数据的方式。 这因架构而异。

我用 C 代码示例编写了一个答案，清楚地解决了这些问题，请参见此处。

出于这个原因，在这种情况下使用fread和fwrite的整个方法是有缺陷的。 当您的程序仍在运行时，您可以暂时使用这种类型的数据存储到磁盘。 一旦数据可以与不同系统（同一系统的版本、不同机器、操作系统、库等）共享/交换或存储在程序的连续运行之间，您就需要采用正确的编组。

关于您的具体情况：对fread的调用可能会返回 0，因为它无法读取完整的项目。 sizeof(Database)在这些环境中可能不同。

尽管这只是猜测，因为您似乎没有进行错误检查，尤其是在打开文件方面。 你也可以看看errno （考虑使用strerror ）提供了什么。

user3121023和 Peter 提出的一个很好的观点是打开模式：在 Windows 上，如果文件不是以所谓的二进制模式打开，则会对您读取或写入文件的数据进行一些转换。 例如，这意味着如果您的数据包含一个等于'\\n'的字节，那么 Windows将添加一个额外的'\\r' （回车）。

Answer 2

首先，您需要打开用于二进制 I/O 的文件（在提供给fopen()的模式字符串中包含一个'b'字符）。 没有它，文件将以文本模式打开，除其他外，它会在系统之间以不同的方式转换换行符等字符。

其次，更重要的是，您需要使用sizeof()这一事实暗示了这一点。 sizeof产生的结果是实现定义的，对于根据定义大小为1的char类型的任何内容。 sizeof int是实现定义的。 sizeof还为struct类型产生不同的值，因为不同类型的成员之间可能存在填充，以满足所有struct成员的对齐要求。 在 C 标准中，这些东西是实现定义的结果是它们在实现之间（即在编译器和主机系统之间）有所不同。

这解释了为什么您在系统之间获得不同的大小 - 在不同的系统上，每个操作正在写入或读取不同数量的数据。

为了处理这些事情，你要么需要使用技术来确保所有的东西都是相同的大小（这通常是可能的，但很困难，因为某些类型的某些属性（如int和struct padding）可以通过编译选项进行更改在某些编译器上）或进行一些编组（将内存中的struct类型转换为某种一致的二进制格式以进行输出）和解组（相反的过程）。 输入过程需要与输出过程相反（从文件中提取数据作为字符数组，并解释数据以重建您的struct ）。

即使两个系统具有相同的大小（对于一切），也存在基本类型（如int ）在内存中如何表示的问题，例如字节序。 这也需要用输入和输出的方法来处理。

一种更简单的方法是使用文本模式文件和格式化的 I/O。 这具有文件（主要）可传输的优点，但也意味着文件更大。