具有显式（手动）字段布局的 C 结构/联合？

Question

此 C# 代码的 C 等效项是什么？

[StructLayout(LayoutKind.Explicit)]
struct Test
{
    [FieldOffset(0)] int a;  // Integer at byte offset 0
    [FieldOffset(1)] int b;  // Integer at byte offset 1
    [FieldOffset(3)] int c;  // Integer at byte offset 3
};

_{（我不在乎它是否不可移植，例如int被假定为4字节等）}

Answer 1

这似乎在 Visual Studio 下运行良好：

#pragma pack(push)

#pragma pack(1)
typedef union
{
    int a;
    struct
    {
        char unused0;
        int b;
    };
    struct
    {
        char unused1;
        char unused2;
        char unused3;
        int c;
    };
} Test;

#pragma pack(pop)

Answer 2

这是一个可以跨 clang、gcc 和 msvc 工作的宏（尚未测试 msvc 版本）：

#define YDUMMY(suffix, size) char dummy##suffix[size]
#define XDUMMY(suffix, size) YDUMMY(suffix, size)
#define DUMMY(size) XDUMMY(__COUNTER__, size)
#ifdef __GNUC__
#define EXPLICIT_UNION_START(name) union Test {
#define EXPLICIT_UNION_END() };
#define EXPLICIT_OFFSET_FIELD(foff, ftype, fname) struct __attribute__((packed)) { DUMMY(foff); ftype fname; };
#elif defined(_MSC_VER)
#define EXPLICIT_UNION_START(name) #pragma pack(push, 1) \
union Test {
#define EXPLICIT_UNION_END() }; \
#pragma pack(pop)
#define EXPLICIT_OFFSET_FIELD(foff, ftype, fname) struct { DUMMY(foff); ftype fname; };
#else
#error "What compiler is this?"
#endif

EXPLICIT_UNION_START(Test)
    EXPLICIT_OFFSET_FIELD(0, int, a)
    EXPLICIT_OFFSET_FIELD(1, int, b)
    EXPLICIT_OFFSET_FIELD(3, int, c)
EXPLICIT_UNION_END()

感谢未命名的字段，访问您定义的字段的语法不会被虚拟名称污染：

int main() {
    union Test t;
    t.b = 13;
    printf("offset a = %zx\n", offsetof(union Test, a));
    printf("offset b = %zx\n", offsetof(union Test, b));
    printf("offset c = %zx\n", offsetof(union Test, c));
    printf("t.b = %d\n", t.b);
    return 0;
}

Answer 3

这个怎么样。

union u_t {
    struct {
        int V;
    } a;
    struct {
        byte dummy;
        int V;
    } b;
    struct {
        byte dummy1;
        byte dummy2;
        byte dummy3;
        int V;
    } c;
};

虚拟字段用于强制偏移。我认为某些编译器可以强制字段或结构对齐，因此您需要确保在编译时该选项已关闭。请参阅pragma pack directive。获取 a、b、c 值的方法是引用联合中每个相应结构内的 V 字段。例如，如果 u 是 u_t 类型，那么

  u.c.V = 17;

Answer 4

你可以用一个联合来做到这一点，也许用一些#defines来简化使用。

union Test {
    struct {
        int V_a;
    } s_a;
    struct {
        char V_a;
        int V_b;
    } S_b;
    struct {
        char V_a;
        short V_b;
        int V_c;
    } S_c;

#define a S_a.V_a
#define b S_b.V_b
#define c S_c.V_c
};

Answer 5

不完全是你要求的，但你应该可以使用bit fields达到类似的效果。

另外，对于 Visual C++，可能值得一看：__declspec(align(#)) 或 #pragma pack。

Answer 6

使用联合的替代方法是使用方法来访问值，无论如何您可能都应该这样做。虽然它是 C++，但您要求使用 C，但根据您对 VC++ 的使用，我假设 C++ 没问题。

#ifdef __cplusplus
struct Test {
    int a() {
        return *(int*)&values_[0];
    }
    void a(int value) {
        *(int*)&values_[1] = value;
    }
    int b() {
        return *(int*)&values_[1];
    }
    void b(int value) {
        *(int*)&values_[1] = value;
    }
    int c() {
        return *(int*)&values_[3];
    }
    void c(int value) {
        *(int*)&values_[3] = value;
    }

private:
    char[8] values_;
};
#endif