Warum bietet C keinen Strukturvergleich?

Question 1

Wie die meisten C-Programmierer wissen, können Sie zwei Strukturen nicht direkt vergleichen.

In Betracht ziehen:

void isequal(MY_STRUCT a, MY_STRUCT b)
{
    if (a == b)
    {
        puts("equal");
    }
    else
    {
        puts("not equal");
    }
 }

Das a==b Der Vergleich wird AFAIK bei jedem vernünftigen C-Compiler einen Kompilierungsfehler auslösen, da der C-Standard keinen integrierten Strukturvergleich zulässt. Problemumgehungen mit memcmp sind aufgrund von Ausrichtung, Packen, Bitfeldern usw. natürlich eine schlechte Idee, sodass wir letztendlich Element-für-Element-Vergleichsfunktionen schreiben.

Andererseits ermöglicht es eine Strukturzuweisung, z a = b ist völlig legal. Der Compiler kommt damit offensichtlich ziemlich trivial zurecht, also warum nicht vergleichen?

Die einzige Idee, die ich hatte, war, dass die Strukturzuweisung wahrscheinlich ziemlich nah an memcpy() liegt, da die Lücken aufgrund von Ausrichtung usw. keine Rolle spielen. Auf der anderen Seite könnte ein Vergleich komplizierter sein. Oder ist das etwas, das ich vermisse?

Offensichtlich ist mir bewusst, dass ein einfacher Element-für-Element-Vergleich nicht unbedingt ausreicht, zB wenn die Struktur einen Zeiger auf eine Zeichenfolge enthält, aber es gibt Umstände, unter denen es nützlich wäre.

Question 2

Wie andere bereits erwähnt haben, hier ein Auszug aus C: A Reference Manual von Harbison und Steele:

Strukturen und Vereinigungen können nicht auf Gleichheit verglichen werden, obwohl die Zuweisung für diese Typen erlaubt ist. Die durch Ausrichtungsbeschränkungen verursachten Lücken in Strukturen und Vereinigungen könnten willkürliche Werte enthalten, und deren Kompensation würde dem Gleichheitsvergleich oder allen Operationen, die Struktur- und Vereinigungstypen ändern, einen inakzeptablen Overhead auferlegen.

Question 3

Der Vergleich wird aus demselben Grund nicht unterstützt memcmp scheitert.

Aufgrund von Füllfeldern würde der Vergleich auf unvorhersehbare Weise fehlschlagen, was für die meisten Programmierer nicht akzeptabel wäre. Die Zuweisung ändert die unsichtbaren Füllfelder, aber diese sind sowieso unsichtbar, also nichts Unerwartetes.

Offensichtlich fragen Sie sich vielleicht: Warum füllt es nicht einfach alle Füllfelder mit Nullen? Sicher, das würde funktionieren, aber es würde auch dazu führen, dass alle Programme für etwas bezahlen, das sie möglicherweise nicht benötigen.

BEARBEITEN

Oli Charlesworth merkt in den Kommentaren an, dass Sie vielleicht fragen: „Warum generiert der Compiler keinen Code für den Vergleich von Mitglied zu Mitglied?“. Wenn dem so ist, muss ich gestehen: Ich weiß nicht :-). Der Compiler hätte alle benötigten Informationen, wenn er nur den Vergleich vollständiger Typen erlauben würde.

Question 4

Ich habe dies in der Begründung von C gefunden (C99 Begründung V5.10), 6.5.9:

Der C89-Ausschuss erwog mehr als einmal, den Vergleich von Strukturen für die Gleichstellung zuzulassen. Solche Vorschläge scheiterten am Problem von Löchern in Strukturen. Ein byteweiser Vergleich zweier Strukturen würde erfordern, dass die Löcher sicher auf Null gesetzt werden, so dass alle Löcher gleich verglichen werden, eine schwierige Aufgabe für automatisch oder dynamisch zugewiesene Variablen.

Die Möglichkeit von Elementen vom Vereinigungstyp in einer Struktur wirft bei diesem Ansatz unüberwindbare Probleme auf. Ohne die Zusicherung, dass alle Löcher auf Null gesetzt wurden, müsste die Implementierung darauf vorbereitet sein, einen Strukturvergleich in eine beliebige Anzahl von Elementvergleichen aufzuteilen; ein scheinbar einfacher Ausdruck könnte sich somit zu einer beträchtlichen Codestrecke ausdehnen, was dem Geist von C widerspricht

Im Klartext: Da Structs/Unions Füllbytes enthalten können und das Komitee nicht erzwungen hatte, dass diese bestimmte Werte enthalten, würden sie diese Funktion nicht implementieren. Denn wenn alle Füllbytes auf Null gesetzt werden müssten, würde dies zusätzlichen Laufzeit-Overhead erfordern.

Question 5

Vergleichsoperator automatisch generieren ist eine schlechte Idee. Stellen Sie sich vor, wie der Vergleich für diese Struktur funktionieren würde:

struct s1 {
   int len;
   char str[100];
};

Dies ist ein Pascal-ähnlicher String mit einer maximalen Länge von 100

Ein anderer Fall

struct s2 {
   char a[100];
}

Wie kann der Compiler wissen, wie ein Feld zu vergleichen ist? Wenn es sich um eine NUL-terminierte Zeichenfolge handelt, muss der Compiler strcmp oder strncmp verwenden. Wenn dies ein Char-Array ist, muss der Compiler memcmp verwenden.

Question 6

Um die vorhandenen guten Antworten zu ergänzen:

struct foo {
    union {
        uint32_t i;
        float f;
    } u;
} a, b;
a.u.f = -0.0;
b.u.f = 0.0;
if (a==b) // what to do?!

Das Problem ergibt sich inhärent daraus, dass Gewerkschaften nicht in der Lage sind, zu speichern/nachzuverfolgen, welches Mitglied aktuell ist.