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C99 standard告诉我们:
There may be unnamed padding within a structure object, but not at its beginning.
和
There may be unnamed padding at the end of a structure or union.
我假设这也适用于任何 C++ 标准,但我没有检查过它们。
假设在 ARM Cortex-M 上运行的 C/C++ 应用程序(即应用程序中使用两种语言)将在本地介质(例如串行 NOR 闪存芯片)上存储一些持久数据,并读取它电源循环后返回,可能在将来升级应用程序本身之后。升级后的应用程序可能是使用升级后的编译器编译的(我们假设是 gcc)。
让我们进一步假设开发人员是懒惰的(当然不是我),并直接将一些普通的 C 或 C++ struct
流式传输到闪存,而不是首先将它们序列化为任何 偏执狂 经验丰富的开发人员会这样做。
事实上,开发人员是懒惰的,但并非完全无知,因为他已经阅读了AAPCS (Procedure Call Standard for the Arm Architecture)。 .
除了懒惰之外,他的理由如下:
struct
以避免应用程序的其余部分出现错位问题。struct
,填充(以及成员 offsetof
和 total sizeof
)完全由AAPCS。不过开发者有良心,有点担心:
我的问题是:那个懒惰的开发人员的生活有多危险?换句话说,在上述假设下,C/C++ struct
中的填充有多稳定?
这个问题被问到两周后,唯一的答案是收到并没有真正回答所提出的问题。我也问过完全相同的问题 on an ARM community forum ,但根本没有得到任何答复。
但是我选择接受 3246135作为答案,因为:
我认为没有正确答案是非常相关的信息对于这种情况。软件问题解决方案的正确性应该是显而易见的。我的问题中所做的假设可能是正确的,但我不能轻易证明这一点。此外,如果假设是不正确,在一般情况下,后果可能是灾难性的。
与风险相比,使用the answer中暴露的策略似乎很合理。假设一个恒定的字节顺序(这很容易强制执行),它是百分百安全的(任何偏差都会产生编译时的错误)并且它比成熟的要轻得多序列化。基本上,策略暴露在 the answer是强制性的最低要求为使一个人的 C/C++ struct
独立于任何 ABI 持久化而付出的代价。
如果您是一名开发人员,问自己上述问题,请回答不要偷懒,而是使用 accepted 中公开的策略答案,或保证恒定填充的替代策略跨软件版本。
最佳答案
您永远无法 100% 确定编译器不会以某种方式引入填充。但是,您可以通过遵循一些规则来降低风险:
uint32_t
、int64_t
等。请注意,这样做可能会引入一些显式填充字段来满足对齐。
例如:
struct orig {
int a;
char b;
int c[10];
short d;
char e[15];
long f;
int g;
};
此结构成员的大小,假设 sizeof(short) == 2
、sizeof(int) == 4
和 sizeof(long) = = 8
,将是 74。如果考虑到可能的填充:
struct orig_padded {
int a;
char b;
char pad1[3];
int c[10];
short d;
char e[15];
char pad2[7];
long f;
int g;
char pad3[4];
};
您的结构大小为 88。
通过一些重新排列,我们可以将尺寸减小回 74:
struct reordered {
int64_t f;
int32_t a;
int32_t c[10];
int32_t g;
int16_t d;
char b;
char e[15];
};
通过按大小降序排列字段,我们基本上删除了字段之间的填充,只在末尾留下潜在的填充。还要注意使用固定尺寸以避免一些意外。然后作为保障,我们添加:
static_assert(sizeof(struct reordered) == 74);
因此,如果结构的编译大小发生变化,您将在编译时知道。
有关更多详细信息,请查看 The Lost Art of Structure Packing .
关于c++ - AAPCS(ARM ABI)下的C/C++结构填充有多稳定?,我们在Stack Overflow上找到一个类似的问题: https://stackoverflow.com/questions/62397205/
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