Können C-Arrays Padding zwischen Elementen enthalten?

Ich habe ein Gerücht gehört, dass in C Arrays, die in Strukturen enthalten sind, möglicherweise eine Auffüllung zwischen den Elementen des Arrays haben. Offensichtlich kann die Füllmenge zwischen keinem Elementpaar variieren, oder die Berechnung des nächsten Elements in einem Array ist mit einfacher Zeigerarithmetik nicht möglich.

Dieses Gerücht besagte auch, dass Arrays, die nicht in Strukturen enthalten sind, garantiert kein Padding enthalten. Ich weiß zumindest, dass dieser Teil wahr ist.

Also, im Code lautet das Gerücht:

{
    // Given this:
    struct { int values[20]; } foo;
    int values[20];

    // This may be true:
    sizeof(values) != sizeof(foo.values);
}

Da bin ich mir ziemlich sicher sizeof(values) wird immer gleich sein sizeof(foo.values). Ich konnte jedoch im C-Standard (insbesondere C99) nichts finden, was dies ausdrücklich bestätigt oder dementiert.

Weiß jemand, ob dieses Gerücht in irgendeinem C-Standard angesprochen wird?

bearbeiten: Ich verstehe, dass es möglicherweise eine Auffüllung zwischen dem Ende des Arrays gibt foo.values und das Ende der Struktur foo und dass der Standard besagt, dass es keine Auffüllung zwischen dem Start von geben wird foo und Beginn von foo.values. Hat aber jemand eine Zitat aus oder Bezug auf der Standard, wo es heißt, es gibt keine Polsterung zwischen den Elementen von foo.values?

Nein, zwischen den Elementen eines Arrays wird niemals aufgefüllt. Das ist ausdrücklich nicht erlaubt. Der C99-Standard nennt Array-Typen “Ein Array-Typ beschreibt eine zusammenhängend zugewiesene, nicht leere Menge von Objekten …”. Im Gegensatz dazu wird eine Struktur “sequenziell”, nicht “zusammenhängend” zugewiesen.

Innerhalb einer Struktur kann vor oder nach einem Array aufgefüllt werden; das ist ein ganz anderes Tier. Der Compiler könnte das tun, um die Ausrichtung der Struktur zu unterstützen, aber der C-Standard sagt nichts darüber aus.

Vorsicht hier. Padding kann am Ende der Struktur hinzugefügt werden, wird jedoch nicht zwischen den Elementen des Arrays hinzugefügt, wie Sie in Ihrer Frage angeben. Arrays verweisen immer auf zusammenhängenden Speicher, obwohl bei einem Array von Strukturen jedem Element als Teil der Struktur selbst Auffüllungen hinzugefügt werden können.

In Ihrem Beispiel ist die values und foo.values Arrays haben die gleiche Größe. Jede Polsterung wird Teil der Struktur sein foo stattdessen.

Hier ist die Erklärung dazu warum Eine Struktur muss möglicherweise zwischen ihren Mitgliedern oder sogar nach ihrem letzten Mitglied aufgefüllt werden, und warum ein Array dies nicht tut:

Unterschiedliche Typen können unterschiedliche Ausrichtungsanforderungen haben. Einige Typen müssen an Wortgrenzen ausgerichtet werden, andere an doppelten oder sogar vierfachen Wortgrenzen. Um dies zu erreichen, kann eine Struktur Füllbytes zwischen ihren Mitgliedern enthalten. Nachfolgende Füllbytes könnten erforderlich sein, da die Speicherstelle direkt hinter einer Struktur auch den Ausrichtungsanforderungen der Struktur entsprechen muss, dh wenn bar ist vom Typ struct foo *dann

(struct foo *)((char *)bar + sizeof(struct foo))

liefert einen gültigen Zeiger auf struct foo (dh fällt nicht aufgrund einer Fehlausrichtung aus).

Da jedes ‘Mitglied’ eines Arrays die gleiche Ausrichtungsanforderung hat, gibt es keinen Grund, Padding einzuführen. Dies gilt auch für Arrays, die in Strukturen enthalten sind: Wenn das erste Element eines Arrays korrekt ausgerichtet ist, sind es auch alle folgenden Elemente.

Mehr oder weniger. Variablen werden abhängig von der Variablen häufig an einer bestimmten Grenze ausgerichtet. Nehmen Sie zum Beispiel Folgendes:

typedef struct
{
    double d;
    char c;
} a_type_t;

double und char sind 8 bzw. 1 Byte auf meinem System. Insgesamt 9. Diese Struktur wird jedoch 16 Byte umfassen, sodass die Doubles immer 8-Byte-ausgerichtet sind. Wenn ich nur ints, chars usw. verwendet hätte, könnte die Ausrichtung 1, 2, 4 oder 8 sein.

Für einige Typ T, sizeof(T) kann oder kann nicht gleich sein sizeof(T.a) + sizeof(T.b) + sizeof(T.c) ... usw.

Im Allgemeinen ist dies vollständig vom Compiler und der Architektur abhängig. In der Praxis spielt es nie eine Rolle.

In Betracht ziehen:

struct {
  short s;
  int i;
} s;

Unter der Annahme, dass Shorts 16 Bit haben und Sie 32 Bit verwenden, wird die Größe dies tun wahrscheinlich 8 Bytes sein, da jedes Strukturmitglied dazu neigt, an einer Wortgrenze (in diesem Fall 32 Bit) ausgerichtet zu sein. Ich sage “wahrscheinlich”, weil es sich um ein implementierungsspezifisches Verhalten handelt, das durch Compiler-Flags und dergleichen variiert werden kann.

Es sollte betont werden, dass dies ein Implementierungsverhalten ist, das nicht unbedingt durch den C-Standard definiert ist. Ähnlich wie die Größe von Shorts, Ints und Longs (der C-Standard besagt einfach, dass Shorts nicht größer als Ints und Longs nicht kleiner als Ints sind, was als 16/32/32, 16/32/64 enden kann , 32/32/64 oder eine Reihe anderer Konfigurationen).