MSVC 与 clang/gcc 上的结构字节布局（#pragma pack 行为）不同

Question

以下代码在 MSVC 与 clang/gcc 上的内存中生成不同的布局。为什么？

#include <stdio.h>

#pragma pack(push,1)

struct empty_struct
{
};

class derived_struct : public empty_struct
{
    int m_derivedMember;
};

class derived_struct_container : public empty_struct
{
public:
    derived_struct  m_ds;
};

class foo
{
public:
    foo() {}
    derived_struct_container m_dsc;
    int m_foo_member;
};
#pragma pack(pop)


int main()
{
    foo fb;
    printf("pf->m_dsc offset: %ld\n", (char *)&fb.m_dsc - (char *)&fb);
    printf("pf->m_dsc.m_ds offset: %ld\n", (char *)&(fb.m_dsc.m_ds) - (char *)&fb);
    printf("pf->m_foo_member offset: %ld\n", (char *)&(fb.m_foo_member) - (char *)&fb);

    return 0;
}

MSVC x64 上的输出是：

fb.m_dsc offset: 0
fb.m_dsc.m_ds offset: 0
fb.m_foo_member offset: 4

Linux下clang x64上的输出为：

fb.m_dsc offset: 0
fb.m_dsc.m_ds offset: 1
fb.m_foo_member offset: 5

如何让 clang 布局与 MSVC 布局相匹配？

Answer 1

#pragma pack 的使用会导致实现定义的行为。

另外，foo 不是一个标准布局类，因为它有多个相同类型的基类子对象，所以即使没有pack，它的布局也不受任何 ABI 的约束。

坦率地说，依赖非标准布局类的布局是一个糟糕的想法，而且肯定有更好的方法来实现这里的目标。

以下是一些不涉及更改代码的可能方法（当然，即使其中任何一种目前看起来有效，它也可能随时更改）：

• 在 Windows 中使用 clang 或 g++ 而不是 MSVC。
• 尝试将标志传递给 MSVC 以更改 EBCO 行为see here for a writeup，也许可以提供 0 1 5 版本。
• 编辑 gcc 或 clang 的源代码以构建您自己的编译器并提供所需的布局。

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在 gcc 中，空基类优化被具有两个相同类型基的类禁用，因此您可以通过代码更改启用它as suggested in comments under this question：

struct empty_struct {};
struct E2 {};

class derived_struct : public E2

（其余代码与您的示例相同）。即使没有编译指示包，这也给了我0 0 4 的输出。我不知道任何会改变 EBCO 行为的 gcc 或 clang 标志。

这个规则的基本原理是，在标准 C++ 中，如果两个相同类型的有效指针具有相同的值，那么它们必须指向同一个对象。这两个空子对象是不同的对象，因此它们必须存在唯一的地址。 MSVC 在这方面是不合格的。

在 C++20 中，有一个属性 [[no_unique_address]] 据说放宽了这个要求，但是我在安装 g++ 9.2.0 时尝试了它，它并没有改变布局。不确定这是错误还是预期行为，但无论哪种方式，它似乎都不是问题的解决方案。