初始化一个非常大的结构的正确方法是什么？

Question

在我们的代码中，我们曾经有这样的东西：

   *(controller->bigstruct) = ( struct bigstruct ){ 0 };

这曾经很好用，然后我们升级了 GCC 版本，突然开始看到堆栈溢出。查看程序集，旧的 GCC 代码（2.x）基本上是这样做的：

memset(controller->bigstruct, 0, sizeof(struct bigstruct));

新的 GCC (3.4.x) 正在这样做

   struct bigstruct temp = { 0 };
   controller->bigstruct = temp;

查看 C99 规范后，我明白了原因； C99 基本上要求堆栈上存在匿名结构。这是一个很好的概念，但这个结构有 4 MB 大，而且只打算存在于堆上！

我们采用了我们自己的“初始化”函数来显式设置成员，但这很丑陋，而且维护起来很头疼。我不认为 memset 是一个合适的解决方案，因为我不知道 0 的位值是该类型的适当零值（挑剔，我知道，但你在那里；我不介意编译器会这样做，因为它可以知道）

初始化这样一个大型结构的“正确”或至少是最好的方法是什么？

进一步澄清为什么我认为 memset 不是解决方案：未显式初始化的成员的初始化规则与静态初始化相同，如下所示： - 如果是指针类型，则初始化为空指针； - 如果它具有算术类型，则将其初始化为（正或无符号）零； ...

'memset' 会将内存设置为位模式零，这不一定是同一件事。想象一个不使用 IEEE 浮点数的系统。不寻常，但受 C 语言支持。0.0 的表示不一定意味着“所有位为零”，它可以是任何方便处理器的东西。

Answer 1

很多人谈论 memset 而没有谈论calloc。我宁愿使用专为此用例设计的 calloc（如果我错了请评论）：

calloc() 函数为每个大小字节的 nmemb 元素数组分配内存，并返回一个指向已分配内存的指针。内存设置为零。如果 nmemb 或 size 为 0，则 calloc() 返回 NULL，或稍后可以成功传递给 free() 的唯一指针值。

例子：

#include <stdlib.h> // calloc header
#include <stdio.h> // printf header

void    *init_heap_array(int elem_nb, int elem_size) {
    void *ptr;

    if (!(ptr = calloc(elem_nb, elem_size)))
        return NULL;

    return ptr;
}

void    set_int_value_at_index(int *ptr, int value, int i) {
    ptr[i] = value;
}

void    print_int_array_until(int *ptr, const int until) {
    for (int i = 0; i < until; i++)
        printf("%02d ", ptr[i]);
    putchar('\n');
}

int     main(void) {
    const int array_len = 300000;
    int *n;

    if (!(n = init_heap_array(array_len, sizeof(int))))
        return 1;    

    print_int_array_until(n, 5);
    set_int_value_at_index(n, 42, 1);
    print_int_array_until(n, 5);

    return 0;
}

Answer 2

memset 是要走的路。你没有很多选择。

执行以下操作：

#define InitStruct(var, type) type var; memset(&var, 0, sizeof(type))

所以你只需要：

InitStruct(st, BigStruct);

然后像往常一样使用 st...

我不明白“0”如何不是结构的有效“0”类型。 “大规模初始化”结构的唯一方法是将其所有内存设置为一个值；否则，您将不得不制定额外的逻辑来告诉它为每个成员使用特定的位模式。最好使用的“通用”位模式是 0。

此外 - 这与您在执行时使用的逻辑相同

*(controller->bigstruct) = *( struct bigstruct ){ 0 };

因此我不明白你不愿意使用它:)

这篇文章的第一条评论让我在称他和白痴之前做了一些研究，我发现了这个：

http://www.lysator.liu.se/c/c-faq/c-1.html

非常有趣；如果我可以对评论进行投票，我会:)

话虽如此 - 如果您想针对具有非 0 空值的古老架构，您唯一的选择仍然是对某些成员进行手动初始化。

感谢托马斯·帕德隆-麦卡锡！我今天学到了一些新东西:)

Answer 3

私有初始化函数并不丑陋，而是一种很好的 OO 方法来初始化对象（结构）。我假设你的结构不是 4MB 的指针，所以我假设解决方案应该是这样的：

void init_big_struct(struct bigstruct *s)  
{  
    memset(s, 0, sizeof(struct bigstruct));  
    s->some_pointer = NULL; // Multiply this as needed  
}

另一方面，我们的代码在超过 20 个嵌入式操作系统和大量不同的硬件上运行，仅使用结构的 memset 就不会遇到任何问题。

Answer 4

正如其他人所说，memset 是要走的路。但是，不要在 C++ 对象上使用 memset，尤其是那些具有虚拟方法的对象。 sizeof( foo ) 将包含虚函数指针表，并且对其执行 memset 将导致严重的问题。

如果 memset 不能自行解决问题，只需执行一个 memset 并然后初始化任何应该为非零的成员（即您的非 IEEE 浮点值）。

Answer 5

hmm - 首先创建一个 init 函数并明确设置每个成员是正确的 - 这就是 OO 语言中构造函数的工作方式。

第二 - 有人知道实现非 IEEE 浮点数的硬件吗？ - 也许是 Commodore 64 或类似的 ;-)

Answer 6

如果您不想使用 memset，您始终可以声明结构的静态副本并使用 memcpy，这将提供类似的性能。这将为您的程序增加 4 兆，但可能比设置单个元素更好。

也就是说，如果 GCC 使用 memset，并且之前已经足够好，我建议它现在已经足够好了。