C++中的结构填充

Question

如果我在C++中有struct，是否没有办法将它安全地读/写到跨平台/编译器兼容的文件中？

因为如果我理解正确，每个编译器都会根据目标平台进行不同的填充。

Answer 1

不，这是不可能的。这是因为缺少C++在二进制级别的标准化。

Don Box写

C++和可移植性

一旦决定要 由分发C++类的（从他的书Essential COM，章COM作为一种更好的C++报价） DLL，其中一个 面临着的一个基本问题 C++的弱点，也就是lac k的 标准化在二进制级别。 虽然ISO/ANSI C++草案 工作文件试图编纂这 程序编译和什么运行它们将 是，的 语义效果也没有试图规范 的C++二进制运行时模型。该 第一次这个问题将成为 明显的是，当一个客户端尝试对FastString DLL的导入库从 一个C++的研究与开发环境等 比一个用于构建 FastString DLL链接 。

结构填充由不同的编译器完成。即使您使用相同的编译器，根据您使用的pragma pack，结构的打包对齐方式也可能不同。

不仅如此，如果你写两个结构，其成员是正是一样的，唯一的不同的是，在他们声明的顺序是不同的，那么每个结构的大小可以（而且经常是）不同。

例如，看到这种情况，

struct A 
{ 
    char c; 
    char d; 
    int i; 
}; 

struct B 
{ 
    char c; 
    int i; 
    char d; 
}; 

int main() { 
     cout << sizeof(A) << endl; 
     cout << sizeof(B) << endl; 
} 

与gcc-4.3.4编译它，你会得到这样的输出：

8 
12 

也就是说，大小即使这两个结构具有相同的成员有不同的！在Ideone

代码：http://ideone.com/HGGVl

的底线是，标准不谈论填充应该怎么做，所以编译器可以自由地做出任何决定，你不能承担所有的编译器做同样的决定。

Answer 2

您可以使用类似boost::serialization之类的东西。

Answer 3

不，没有安全的方法。除了填充之外，还必须处理不同的字节排序和不同大小的内置类型。

您需要定义一种文件格式，并将结构转换为该格式。序列化库（例如boost :: serialization或google的协议缓冲区）可以帮助解决这个问题。

Answer 4

长话短说，没有。没有平台无关的标准符合方式来处理填充。

填充被称为在标准 “对准”，并且它开始在3.9/5讨论它：

对象类型具有对准 要求（3.9.1，3.9.2）。完整对象类型的对齐方式为 实现定义的整数 表示多个字节的值; 对象分配在地址 ，满足其对象类型的对齐要求 。

但它从那里继续前进，并转移到标准的许多黑暗角落。对齐是“实现定义的”，这意味着它可以在不同编译器之间不同，甚至在编译器的相同下的地址模型（即32位/ 64位）上不同。

除非您有严格的性能要求，否则您可能会考虑以不同的格式（如字符串）将数据存储到光盘。当自然格式可能是其他内容时，许多高性能协议都会使用字符串发送所有内容。例如，我最近处理的低延迟交换馈送发送日期为格式如下的字符串：“20110321”，时间类似地发送：“141055.200”。尽管此交换馈送整天发送500万条消息，但它们仍然使用字符串处理所有内容，因为这样可以避免排序和其他问题。

Answer 5

如果你有机会自己设计结构，它应该是可能的。基本思想是你应该设计它，这样就不需要在其中插入填充字节。第二个诀窍是你必须处理差异性。

我将介绍如何使用标量构造结构，但只要您对每个包含的结构应用相同的设计，就应该可以使用嵌套的结构。

首先，C和C++的基本事实是，类型的对齐不能超过类型的大小。如果会，那么将不可能使用malloc(N*sizeof(the_type))分配内存。

布局结构，从最大的类型开始。

struct 
{ 
    uint64_t alpha; 
    uint32_t beta; 
    uint32_t gamma; 
    uint8_t delta; 

接下来，垫了手动的结构，所以，在年底你将匹配最大的类型：

uint8_t pad8[3]; // Match uint32_t 
    uint32_t pad32;  // Even number of uint32_t 
} 

下一步是决定是否结构应存放在小或大endian格式。如果存储格式与主机系统的字节不匹配，最好的方法是在写入之前或读取结构之后，在原地10“交换”所有元素。