联合内部结构的填充如何工作？

Question

我有以下：

#include <stdio.h>

typedef union u_data
{
        struct
        {
                int a;
                int b;
                int c;
        };
                int elem[3];
}       my_data;

int     main(void)
{
        my_data data;

        data.a = 3;
        data.b = 5;
        data.c = -3;
        printf("%d, %d, %d\n", data.elem[0], data.elem[1], data.elem[2]);
}

它按我预期的方式工作，输出：3, 5, -3

但是我知道结构中可以有填充，这是否意味着结构中的元素可能并不总是与数组对齐？

Answer 1

您不能期望a、b和c由于填充而与elem数组对齐，正如您正确指出的那样。

任何依赖于相反的代码都不是可移植的 C。

Answer 2

这是否意味着结构中的元素可能并不总是与数组对齐？

没有。

您的代码调用未定义行为。

数组elem 没有义务与结构的字段对齐（由于填充）。

Answer 3

可以在struct 的成员之间引入填充，以强制执行成员的个人对齐要求。

---

它按我的预期工作

看起来在您的情况下，成员的对齐要求已经满足，因此没有引入填充，这导致数组完美映射struct。

这是否意味着结构中的元素可能并不总是对齐 用数组？

不，因为struct 的成员之间可能会引入填充。

Answer 4

• 首先，C、C11 6.5.2.3中联合有一个特殊的规则“公共初始序列”：

  一个特殊的保证是为了简化联合的使用：如果联合包含 几个结构共享一个共同的初始序列（见下文），如果联合 对象当前包含这些结构之一，允许检查常见的 它们中任何一个的初始部分，任何地方的完整类型的声明 可见。

  此规则不适用于此处，因为您的案例是一个结构和一个数组。如果是两个结构，规则就会适用。

• 确实，结构可能具有填充，因此如果数组的对齐方式与结构不同，则无法保证获得正确的输出。这是实现定义的行为。

• 考虑到这两种类型是兼容的，在 C（与 C++ 不同）C11 6.5.2.3/3 中写入结构和从数组读取都很好并且定义明确。只有在没有填充字节的情况下，结构才能与数组兼容。

• “严格别名”不适用于此处。

总结：这是实现定义的行为。如果编译器保证，您可以依赖特定系统上的特定行为。代码不可移植。