C 结构 : consecutive fields without padding?

Question

any_t 是任何类型(int、struct something、...)。

考虑这个结构:

struct my_struct {
    any_t val,
    any_t array[10]
}

如果我定义一个变量v:

struct my_struct v;

将 &v.val 用作包含 11 个 any_t 项的数组是否安全？

any_t *p = &v.val;
f(p[0]);
f(p[5]);
f(p[10]);

是否保证val和array之间不添加填充？

Answer 1

仅从 C 标准来看，使用 &v.val 作为 11 个 any_t 的数组是不安全的，原因如下:

• C 标准允许结构中未命名的内部填充:C 2011 (N1570) 6.7.2.1 15，“结构对象中可能有未命名的填充，但不是在其开头。” C 实现在 val 和 array 之间插入填充是不寻常的，因为对齐要求不需要它，但它是允许的，并且可以想象它在某些情况下是有益的，例如使 array 更好地对齐以提高性能(而不是必要性)。
• 即使可以保证 val 和 array 元素的间距与 11 个 any_t 的数组相同，也有不能保证指针算术有效。 C 2011 (N1570) 6.5.6 8 定义了指针运算(包括数组索引)，它只要求运算在数组内(包括末尾的一个概念元素)。一些 C 实现使用基址和偏移寻址。在这种情况下，val 的基地址可能无法支持扩展到 array 的偏移量。
• 即使 C 实现使用简单的平面寻址，其优化器也可以根据 C 标准进行推导。理论上，优化器可以看到指针是从 val 的地址派生的，因此不能(根据 C 标准)用于寻址 array 中的任何内容.例如，如果你做了 any_t *p = &v.val; p[i] = 3; v.array[j] = 4;，优化器可能会将对v.array[j] 和p[i] 的赋值视为独立的并执行它们以任何顺序排列，即使您可能已设置 i 和 j 以便它们指向相同的元素。