生成结构定义的版本 ID？

Question

基本上，我想要的是某种与结构的确切定义相关联的编译时生成的版本。如果结构的定义发生任何变化（字段添加、移动、可能重命名），我也希望该版本也发生变化。

在读取之前序列化的结构时，这样的版本常量会很有用，以确保它仍然兼容。另一种方法是手动跟踪手动指定的常量，如果忘记递增它（反序列化会产生垃圾），这可能会产生混乱的影响，并且还会提出何时准确递增它的问题（在开发和测试期间，或仅在某种情况下）释放）。

这可以通过使用外部工具在结构定义上生成散列来实现，但我想知道 C 编译器（和/或它的预处理器）本身是否有可能。

这实际上是某种形式的内省，所以我怀疑这在 ANSI C 中可能根本不可能，但我会很高兴有一个适用于 gcc 和 clang 的解决方案。

Answer 1

Windows API 过去（现在仍然如此？）有一个 size 成员作为结构的第一个成员之一，因此它知道它正在传递的结构的版本（参见 WNDCLASSEX 作为示例）：

struct Foo
{
    size_t size;
    char *bar;
    char *baz;
    /* Other fields */
};

在调用之前，您使用 sizeof 设置大小：

struct Foo f;

f.size = sizeof(struct Foo);
f.bar = strdup("hi");
f.baz = strdup("there");

somefunc(&f);

然后somefunc 会根据size 成员知道它正在处理哪个版本的结构。因为sizeof 是在编译时而不是运行时评估的，这允许向后兼容 ABI。

Answer 2

没有什么可以自动完成，但是您可以构建一些可以合理可靠地工作的东西：您可以使用sizeof 和offsetof，并将它们组合在一起，使组合它们的顺序很重要。这是一个例子：

#include <stdio.h>
#include <stddef.h>

#define COMBINE2(a,b) ((a)*31+(b)*11)
#define COMBINE3(a,b,c) COMBINE2(COMBINE2(a,b),c)
#define COMBINE4(a,b,c,d) COMBINE2(COMBINE3(a,b,c),d)

typedef struct A {
    int a1;
    char a2;
    float a3;
} A;

typedef struct B {
    int b1;
    char b2;
    double b3;
} B;

typedef struct C {
    char c2;
    int c1;
    float c3;
} C;

typedef struct D {
    int d1;
    char d2;
    float d3;
    int forgotten[2];
} D;

int main(void) {
    size_t aSign = COMBINE4(sizeof(A), offsetof(A,a1), offsetof(A,a2), offsetof(A,a3));
    size_t bSign = COMBINE4(sizeof(B), offsetof(B,b1), offsetof(B,b2), offsetof(B,b3));
    size_t cSign = COMBINE4(sizeof(C), offsetof(C,c1), offsetof(C,c2), offsetof(C,c3));
    size_t dSign = COMBINE4(sizeof(D), offsetof(D,d1), offsetof(D,d2), offsetof(D,d3));
    printf("%ld %ld %ld %ld", aSign, bSign, cSign, dSign);
    return 0;
}

此代码prints

358944 478108 399864 597272

如您所见，此代码为每个结构生成运行时常量，这些常量对不同长度的字段重新排序和更改字段类型做出反应。即使您忘记更新计算所依据的字段列表，它也会对添加字段做出反应，这应该会产生某种安全网。