是否可以使用编译时计算将 C/C++ 结构填充到固定大小？

Question

是否可以在编译时计算结构中所需的填充数组的大小，以使结构最终成为每个确定的大小。那就是我想做这样的事情（我知道这行不通）

#define APPDESCTARGETSIZE       256         // Target size for the App Desc Structure

// Structure member size of
#define msizeof(type, member) sizeof(((type *)0)->member)

// Size of padding arrary
#define padsize     (APPDESCTARGETSIZE - (offsetof(custom_app_desc_t, pad) + msizeof(custom_app_desc_t, tail)))

/**  * @brief Description about application.  */ 
typedef struct {
    uint8_t   header[16];
    char      progname[16];
    char      boardname[16];
    uint8_t   chipsize;
    uint8_t   version_maj;
    uint8_t   version_min;
    uint8_t   version_iss;
    uint8_t   pad[padsize];
    uint8_t   tail[16]; 
 } custom_app_desc_t;

我可以通过如下的手动计算来解决，但编译器为我做数学会很好：

#define padsize     (APPDESCTARGETSIZE - 68)

注意，在这种情况下，重要的是 pad 出现在 'tail' 成员之前。

Answer 1

解决此问题的一种方法是使用union：

struct {
    union {
        struct {
            // this is your structure, without the last element
        };
        char _reserved[APPDESCTARGETSIZE - 16]; // exclude the last tail element
    };
    char tail[16]; // the tail is outside of the padding
};

Answer 2

最简单的 IMO 方法是包装到另一个结构中。

#define APPDESCTARGETSIZE       256  
#define TAILSIZE    16
#define TAILTYPE    uint8_t

typedef struct {
    struct internal{
        uint8_t   header[16];
        char      progname[16];
        char      boardname[16];
        uint8_t   chipsize;
        uint8_t   version_maj;
        uint8_t   version_min;
        uint8_t   version_iss;
    }fields;
    uint8_t   pad[APPDESCTARGETSIZE - sizeof(struct internal) - sizeof(TAILTYPE) * TAILSIZE];
    TAILTYPE   tail[TAILSIZE]; 
 } custom_app_desc_t;

或作为_Blindy（但使用匿名结构）

#define APPDESCTARGETSIZE       256  
#define TAILSIZE    16
#define TAILTYPE    uint8_t

typedef struct {
    union {
        struct {
            uint8_t   header[16];
            char      progname[16];
            char      boardname[16];
            uint8_t   chipsize;
            uint8_t   version_maj;
            uint8_t   version_min;
            uint8_t   version_iss;
        };
        struct {
            uint8_t _dummy[APPDESCTARGETSIZE - sizeof(TAILTYPE) * TAILSIZE];
        };
    };
    TAILTYPE   tail[TAILSIZE]; 
 } custom_app_desc_t;

Answer 3

使用未命名的联合和结构成员，您可以根据自己的目的控制布局：

#define APPDESCTARGETSIZE  256    // Target size for the App Desc Structure

/**  * @brief Description about application.  */ 
typedef struct {
    union {
        struct {
            uint8_t   header[16];
            char      progname[16];
            char      boardname[16];
            uint8_t   chipsize;
            uint8_t   version_maj;
            uint8_t   version_min;
            uint8_t   version_iss;
        };
        uint8_t   pad0[APPDESCTARGETSIZE - 16];
    };
    uint8_t   tail[16]; 
} custom_app_desc_t;

您可以像访问custom_app_desc_t 的成员一样访问成员：

    custom_app_desc_t obj;
    get_app_desc(&obj);
    printf("progname: %s\n", obj.progname);

这种方便的语法技巧称为匿名联合和匿名结构。

匿名联合的大小是其每个成员的最大大小，即：具有您的命名成员的结构和字节数组pad0。 由于命名成员的数量小于APPDESCTARGETSIZE-16 字节，因此联合大小正好是APPDESCTARGETSIZE-16，这是练习的目标。

如果您需要访问填充字节，您可以在内部结构的末尾添加一个额外的成员uint8_t pad[1];

如果tail部分不是一个简单的字节数组，你需要为它定义一个结构类型并减去它的大小而不是16。