如何安全地将两个可变大小的数据类型（结构）放在一个结构中？

Question

我正在尝试构建一些自身需要容纳多个结构的 C 结构。它看起来像这样：

typedef struct hdr_t {
    uint16_t a;
    uint16_t b;
    uint8_t c;
    uint8_t d[3];
    uint64_t e;
    uint8_t f[];
} hdr_t;

typedef struct {
    uint64_t data;
} pyld_t;

typedef struct {
    hdr_t hdr;
    pyld_t pyld;
} msg_t;

当我编译它时，根据编译器和设置，我会收到警告。

./file.h:55:24: warning: field 'hdr' with variable sized type 'hdr_t'
      (aka 'struct hdr_t') not at the end of a struct or class is a GNU extension
      [-Wgnu-variable-sized-type-not-at-end]
    hdr_t hdr;

对于这个例子，我使用的是 clang 6.1.0：

$ clang --version
Apple LLVM 版本 6.1.0 (clang-602.0.53)（基于 LLVM 3.6.0svn）
目标：x86_64-apple-darwin14.5.0
线程模型：posix

警告抱怨我正在做的是一个不可移植的 GNU 扩展，我宁愿避免。我能做些什么来解决这个问题？有没有一种安全的方法可以将多个结构放入一个结构中？当然不是这样的。

Answer 1

C 结构只能在它可能包含“灵活数组成员”作为其最后一个成员的意义上是可变大小的。 C 禁止这种结构类型成为 any 结构成员或数组元素的类型，尽管 GCC 允许将其作为扩展。

即使 GCC（或 clang）接受了您的声明，我也怀疑它是否意味着您认为的意思。结构的每个成员相对于结构的开头都有一个固定的偏移量，在编译时静态确定。结果，您的msg_t 无法为任意hdr.f 提供足够的空间，而且很可能根本没有提供空间，尤其是在您启用结构打包的情况下。因此，访问msg_t 的hdr.f 可以轻松访问消息data，我想这不是您所期望的。

我想重点是将结构映射到字节缓冲区，但如果底层数据格式在中间有可变长度元素，那么你就不能直接将单个 C 结构映射到它。但是，您可以创建和使用索引结构：

typedef struct {
    hdr_t *hdr;
    pyld_t *pyld;
} msg_index_t;

这样可以更轻松地处理将对结构映射到缓冲区。

Answer 2

你可以使用联合：

typedef struct {
    ..stuff
}type_f1;

typedef struct {
    ..stuff
}type_f2;

typedef struct {
    ..stuff
}type_f3;

typedef union {
    type_f1 f1;
    type_f2 f2;
    type_f3 f3;
    uint8_t rawdata[MAX_RAWDATA];
}type_f;

typedef struct hdr_t {
    uint16_t a;
    uint16_t b;
    uint8_t c;
    uint8_t d[3];
    uint64_t e;
    type_f f;
} hdr_t;

typedef struct {
    uint64_t data;
} pyld_t;

typedef struct {
    hdr_t hdr;
    pyld_t pyld;
} msg_t;

Answer 3

有很多解决方案可以解决这个问题。对于我的具体问题，只需从这里更改hdr_t 的声明：

typedef struct hdr_t {
    uint16_t a;
    uint16_t b;
    uint8_t c;
    uint8_t d[3];
    uint64_t e;
    uint8_t f[];
} hdr_t;

到这里：

typedef struct hdr_t {
    uint16_t a;
    uint16_t b;
    uint8_t c;
    uint8_t d[3];
    uint64_t e;
    uint8_t *f; //Use pointer instead of variable sized array
} hdr_t;

我不确定为什么原始代码使用数组，但没有必要。