如何确定结构的内存布局？

Question

假设我有以下结构（在C中）：

struct my_struct {
  int foo;
  float bar;
  char *baz;
};

如果我现在有一个变量，比方说

struct my_struct a_struct;

我怎样才能知道该结构的字段将如何在内存中布局？ 换句话说，我需要知道a_struct.foo ， a_struct.bar和a_struct.baz的地址是什么。 我不能以编程方式做到这一点，因为我实际上正在交叉编译到另一个平台。

澄清

感谢到目前为止的答案，但我不能以编程方式（即使用offsetof宏，或使用小型测试程序）执行此操作，因为我正在交叉编译，我需要知道字段将如何在目标平台上对齐。 我知道这是依赖于实现的，这是我的问题的全部要点。 我正在使用GCC进行编译，目标是ARM架构。

我最终需要的是能够从目标平台转储内存并使用其他工具解析它，例如Python的struct库。 但为此，我需要知道这些领域是如何布局的。

Answer 1

通常，这是特定于实现的。 这取决于编译器，编译器设置，您正在编译的平台，字大小等等。这里是关于主题的前一个SO线程： C struct memory layout？

如果您是交叉编译，我想具体的布局将根据您编译的平台而有所不同。 我会参考您的编译器和平台的参考资料。

Answer 2

在矮人包中有一个名为pahole（Poke-A-Hole）的程序，它将生成一个报告，显示程序的结构以及显示填充位置和大小的标记。

Answer 3

一种hacky方式来查看内部内容的内存视图是将结构指针强制转换为char指针，然后打印出所有字符，例如：

struct my_struct s;
s.foo = MAX_INT;
s.bar = 1.0;
s.baz = "hello";

for (int i = 0; i < sizeof(s); i++) {
  char *c = ((char*)&s) + i;
  printf("byte %d: 0x%02x\n", i, *c);
}

这没有明确地向您显示边界，您必须从转储中推断出。

其他人对包装的评论仍然适用; 您还需要使用显式大小的类型，如uint32而不是unsigned int

Answer 4

我认为你有两种选择。

第一个是在struct声明之后使用__attribute__((packed)) 。 这将确保为每个成员分配其类型所需的内存量。

另一个是检查你的结构并使用对齐规则（n字节基本类型变量必须是n字节对齐）来计算布局。

在您的示例中，在任何一种情况下，每个成员变量将占用4个字节，结构将在内存中占用12个字节。