如何在 rodata 中初始化一个灵活的数组并创建一个指向它的指针？

Question

在 C 中，代码

char *c = "Hello world!";

将Hello world!\0存储在 rodata 中，并使用指向它的指针初始化c 。 我怎么能用字符串以外的东西来做到这一点？

具体来说，我正在尝试定义自己的字符串类型

typedef struct {
   size_t Length;
   char Data[];
} PascalString;

然后想要某种宏，这样我就可以说

const PascalString *c2 = PASCAL_STRING_CONSTANT("Hello world!");

并让它表现相同，在那个\x0c\0\0\0Hello world! 存储在rodata中， c2用指向它的指针初始化。

我尝试使用

#define PASCAL_STRING_CONSTANT(c_string_constant) \
    &((const PascalString) { \
        .Length=sizeof(c_string_constant)-1, \
        .Data=(c_string_constant), \
    })

正如这些问题中所建议的那样，但它不起作用，因为Data is a flexible array: I get the error error: non-static initialization of a flexible array member (with gcc, clang 给出了类似的错误)。

这在 C 中是否可行？ 如果是这样， PASCAL_STRING_CONSTANT宏会是什么样子？

澄清

对于 C 字符串，以下代码块永远不会将字符串存储在堆栈中：

#include <inttypes.h>
#include <stdio.h>

int main(void) {
    const char *c = "Hello world!";

    printf("test %s", c);

    return 0;
}

正如我们通过查看程序集所看到的，第 5 行编译为仅将指针加载到寄存器中。

我希望能够使用 pascal 字符串获得相同的行为，并且可以使用 GNU 扩展。 以下代码也从不将帕斯卡字符串存储在堆栈中：

#include <inttypes.h>
#include <stdio.h>

typedef struct {
   size_t Length;
   char Data[];
} PascalString;

#define PASCAL_STRING_CONSTANT(c_string_constant) ({\
        static const PascalString _tmpstr = { \
            .Length=sizeof(c_string_constant)-1, \
            .Data=c_string_constant, \
        }; \
        &_tmpstr; \
    })

int main(void) {
    const PascalString *c2 = PASCAL_STRING_CONSTANT("Hello world!");

    printf("test %.*s", c2->Length, c2->Data);

    return 0;
}

查看其生成的程序集，第 18 行也只是加载了一个指针。

但是，我发现在 ANSI C 中执行此操作的最佳代码会生成将整个字符串复制到堆栈的代码：

#include <inttypes.h>
#include <stdio.h>

typedef struct {
   size_t Length;
   char Data[];
} PascalString;

#define PASCAL_STRING_CONSTANT(initial_value) \
    (const PascalString *)&(const struct { \
        uint32_t Length; \
        char Data[sizeof(initial_value)]; \
    }){ \
        .Length = sizeof(initial_value)-1, \
        .Data = initial_value, \
    }

int main(void) {
    const PascalString *c2 = PASCAL_STRING_CONSTANT("Hello world!");

    printf("test %.*s", c2->Length, c2->Data);

    return 0;
}

在为此代码生成的程序集中，第 19 行将整个结构复制到堆栈上，然后生成指向它的指针。

我正在寻找生成与我的第二个示例相同的组件的 ANSI C 代码，或者解释为什么 ANSI C 无法实现。

Answer 1

这可以通过statment-expressions GNU 扩展来完成，尽管它是非标准的。

#define PASCAL_STRING_CONSTANT(c_string_constant) ({\
        static const PascalString _tmpstr = { \
            .Length=sizeof(c_string_constant)-1, \
            .Data=c_string_constant, \
        }; \
        &_tmpstr; \
    })

该扩展允许您在一个块中拥有多个语句作为表达式，该表达式通过将块括在({... })中来计算最后一条语句的值。 因此，我们可以将PascalString声明为static const量值，然后返回指向它的指针。

为了完整起见，如果我们想修改它，我们也可以创建一个堆栈缓冲区：

#define PASCAL_STRING_STACKBUF(initial_value, capacity) \
    (PascalString *)&(struct { \
        uint32_t Length; \
        char Data[capacity]; \
    }){ \
        .Length = sizeof(initial_value)-1, \
        .Data = initial_value, \
    }

Answer 2

您可以使用此宏，它在其内容上命名变量的名称：

#define PASCAL_STRING(name, str) \
    struct { \
        unsigned char len; \
        char content[sizeof(str) - 1]; \
    } name = { sizeof(str) - 1, str }

创建这样的字符串。 像这样使用它：

const PASCAL_STRING(c2, "Hello world!");

Answer 3

答案是不，你不能初始化一个灵活的数组 in.rodata 并在普通的 C 中创建一个指向它的指针。

这有几个原因； 作为起点，标准 C 没有指定.rodata部分。 另一个原因是类似的东西可以用指针几乎等价地实现。

有很多解决方案，包括分配 memory 和malloc ，使用（有点）固定大小的Data数组，或使用语句表达式，但您已经排除了这些（因为它们不会将结果存储在.rodata中（也就是他们将它存储在堆栈中）或者他们使用 GNU 扩展）。 因此，任何便携式解决方案都无法完全满足您的需求。

C 标准规定您不能在 ISO/IEC 9899:1999 第 6.7.2.1 节第 18 点中初始化灵活数组成员：

 struct s { int n; double d[]; };

[...]

 struct s t2 = { 1, { 4.2 }}; // invalid

[...]

t2的初始化是无效的（并且违反了约束），因为struct s被视为不包含成员d 。

[...]

然而，它不能出现在严格符合的代码中。

因此，澄清一下：标准 C 没有指定您希望能够更改的这些概念（堆栈、rodata、组件）。 因此，除非您有一个允许您更改这些内容的编译器（*cough* GCC），否则您无法更改它们。 只要有效程序（没有实现定义的、未指定的或未定义的行为）以相同的方式运行，编译器就可以完全自由地更改它想要的任何内容。

Answer 4

这是评论而不是答案（因为我没有足够的声誉来评论这个问题）。 我只是好奇为什么这不起作用。

typedef struct {
  const char *data;
  unsigned char len;
} PascalString;
const PascalString s = { "new string", strlen("new string")};

Answer 5

我不确定你为什么要这样做，但你可以这样做。 此方法会将您的字符串存储在数据段中，并为您提供一种将其作为结构访问的方法。 请注意，我创建了一个打包结构以确保映射到该结构中始终有效，因为我基本上已经在下面的 const 表达式中对数据字段进行了硬编码。

#include <stdio.h>

#pragma packed(1)
typedef struct {
   unsigned char Length;
   char Data[];
} PascalString;
#pragma pack()

const unsigned char HELLO[7] = { 
0x06,
'H','E','L','L','O','\0'
};


int main(void) {
        PascalString *  myString = (PascalString *)HELLO;
        printf("I say: %s \n", myString->Data);
}