结构中字节数组的对齐答案

【问题标题】：Alignment of byte array in struct结构中字节数组的对齐
【发布时间】：2014-01-31 22:39:27
【问题描述】：

我想知道标准对如何对齐和分配以下结构有何规定：

struct A {
   uint8_t b[16];
};

我可以期望A 的大小为 16 字节，在数组中的 16 字节边界上对齐（@987654323@ 的大小等于16*n，例如没有填充）和@的地址987654325@ 将是b 的第一个元素？

为了缩小范围，我关注的平台是 x86/x64、ARM M、R、A 和 A50。

编辑：澄清 - “对齐”我的意思是编译器将如何对齐堆栈上数组中的对象，例如每个下一个元素是否会相隔 16 个字节，自然我不希望 malloc 与平台默认边界以外的任何内容对齐。

编辑 2：阅读答案后，我想问，我可以期望特定于平台的显式对齐内在函数在多大程度上起作用？

【问题讨论】：

结构A的地址总是它的第一个元素的地址。
是的，除了 16 字节对齐之外的所有内容，这是不保证的。它只是您平台的最小对齐方式，通常 32 位平台为 4 个字节，64 位平台为 8 个字节。
很有趣，看看你在感兴趣的平台上获得了什么大小struct xx { uint8_t c; struct A d; uint8_t e; struct A f; uint8_t g[14];}。 48还是别的什么？

标签： c arrays struct alignment sizeof

【解决方案1】：

结构的大小将至少为 16。在正常的 C 实现中它将是 16，但我不认为 C 标准要求这样做，没有情有可原的情况，例如用户的特殊要求。例如，如果用户使用 GCC 的扩展来指定结构必须有 32 字节的对齐，那么结构必须被填充到 32 字节。

不能期望结构的对齐要求为 16。其成员的对齐要求均不大于 1，并且 C 标准不要求结构的对齐要求大于其成员。我不认为 C 标准要求结构的对齐要求不大于满足其成员要求所需的最小值，因此 C 实现可能会给结构 16 对齐。我是不知道没有用户特殊要求的 C 实现。

从技术上讲，指向 struct 的指针不能与指向 b 的第一个元素的指针相同，因为前者是指向 struct 的指针，而后者是指向 char 的指针。但是，当指向结构的指针转换为指向uint8_t [16] 的指针时，它将与b 的地址相同（将比较等于）。

在我熟悉的每个 C 实现中，当指向结构的指针或指向数组的指针进一步转换为指向 uint8_t 的指针时，它将与（将比较等于）指针相同到b 的第一个元素。但是，我没有看到 C 标准可以保证这一点。当然，结构体或数组的开头没有填充，所以我们知道结构体的“地址”与数组的“地址”和第一个元素的“地址”相同，但事实并非如此就像保证转换不同类型的指针会产生正确的值一样。

【讨论】：

这就是为什么我没有说指针而是地址，例如好像转换为void *
@ddriver：我知道您使用了“地址”一词，但 C 仅定义了指针的行为。本质上，地址仅作为指针的值存在于 C 模型中。检查指针仅限于您可以对它们执行的操作：将它们与其他指针进行比较，在界限内进行一些算术运算，比较它们。很可能表示指向结构的指针的字节与表示指向uint8_t 的指针的字节不同。但是，当一个转换为另一个时，如我的回答中所述，它们将比较相等。
好吧，有点“附带问题”，GCC 早就有对齐内在函数，考虑到 ARM M0 的工具链是 4.8 版，我可以期望对齐内在函数在这样一个高度嵌入式的平台上工作?
@ddriver：ARM’s compiler appears to support the aligned attribute.。我没有检查该文档所涵盖的工具链版本，但我认为您可能会发现它适用于这方面。