Чи має значення порядок членів у структурі?

Question 1

Я виявив особливу поведінку в C. Розглянемо наведений нижче код:

 struct s {
     int a;
 };      

 struct z {
     int a;
     struct s b[];
 };  

 int main(void) {
     return 0;
 }

Він компілюється просто чудово. Потім змініть порядок членів struct zтаким чином

struct z {
    struct s b[];
    int a; 
};

І раптом ми отримуємо помилку компіляції field has incomplete type 'struct s []'.

Чому так?

Question 2

Порядок полів у a structмає значення - компілятору не дозволяється змінювати порядок полів, тому розмір structможе змінюватися в результаті додавання деяких відступів.

Однак у цьому випадку ви визначаєте так званий гнучкий елемент , масив, розмір якого ви можете змінити. Правила для гнучких членів такі

Ніколи не може бути більше одного такого члена,
Якщо присутні, гнучкий елемент повинен бути останнім в structі
На structдодаток до гнучкого повинен бути принаймні один член.

Погляньте на ці запитання, щоб отримати невелику ілюстрацію використання гнучких елементів конструкції.

Question 3

Компілятор не може розрахувати, скільки пам’яті struct s b[];буде зайнято. Це означає, що якщо структура має будь-які поля після неї, компілятор не може зрозуміти, де ці поля.

Раніше (у старих версіях C) (наприклад) struct s b[];не дозволялося входити до складу структури. Це робило ефективне управління пам’яттю неприємним. Для простого прикладу уявіть, що у вас є структура, що містить рядок "name" (це може бути лише кілька символів або багато з них). Ви можете використовувати масив фіксованого розміру, який є достатньо великим для найбільшого імені (що марнує простір), або скористатися покажчиком та виділити 2 частини пам'яті (одну для структури та одну для рядка імені змінної довжини). Крім того, ви можете використовувати вказівник і зробити так, щоб він вказував на додатковий простір за кінцем структури, що закінчується приблизно так:

    length = strlen(my_string);
    foo = malloc(sizeof(MYSTRUCTURE) + length + 1);
    foo->name = (void *)foo + sizeof(MYSTRUCTURE);   // Set pointer to extra bytes past end of structure
    memcpy(foo->name, my_string, length + 1);

Це був найефективніший варіант; але це також негарно та схильне до помилок.

Щоб обійти це, компілятори додали нестандартні розширення, щоб дозволити "масиви невідомого розміру" в кінці структури. Це трохи полегшило програмістів і зробило трохи більш ефективним (оскільки немає необхідності в додатковому члені покажчика). Врешті-решт це було прийнято стандартом С (можливо, в С99 - я не пам’ятаю).

Question 4

Порядок членів зазвичай має значення (тобто між полями може бути вставлено якесь заповнення), але у вашому конкретному випадку ви використовуєте гнучкий масив членів , це стандартизовано в C99 - 6.7.2.1.16

Як особливий випадок, останній елемент структури, що має більше одного іменованого члена, може мати неповний тип масиву; це називається гнучким елементом масиву. У більшості ситуацій гнучкий елемент масиву ігнорується. Зокрема, розмір структури такий, ніби гнучкий елемент масиву був пропущений, за винятком того, що він може мати більше кінцевих відступів, ніж це означало б пропуск.

Ваш struct s b[];член призначений для використання для доступу до динамічних розподілів купи для декількох struct sелементів.

Question 5

Назва вашого запитання: "Чи порядок членів у structпитанні?".

Очевидна проблема у вашому коді пов'язана з тим, що ваш structмістить гнучкий член.

Отже, тут є додаткове питання, пов’язане із загальним питанням порядку членів у struct:

Візьмемо для прикладу наступні дві структури:

struct s1
{
    int a;
    short b;
    char c;
};

struct s2
{
    char c;
    short b;
    int a;
};

Більшість компіляторів додадуть відступ, щоб вирівняти кожного члена за адресою, що ділиться на його розмір.

Тому в struct s2кінцевому підсумку може скомпілюватись у

struct s2
{
    char c;
    char pad1;
    short b;
    short pad2;
    short pad3;
    int a;
};

Зрештою це призведе до різного розміру для примірників типів struct s1та struct s2.

Question 6

Порядок має значення У ЦЬОМУ СПРАВІ. Ваш struct zмістить масив, що складається з structs s. Однак цей масив не має розміру, пов'язаного з ним, тому компілятор не знає, як розподілити відповідний простір стека, оскільки потім є інше поле struct ( int a). Приклад того, як це МОЖЕ працювати:

struct s {
  int a;
}

struct z {
  struct s b[10];
  int a;
}

int main(void) {
  return 0;
}

Якщо вам дійсно потрібен масив для зміни розміру, найкраще, якщо ви виділите всю структуру в купі з масивом як вказівник, struct sа потім динамічно перерозподілите його для розміру змінюваного розміру масиву. Подивіться malloc (3), realloc 3), calloc (3), і free (3).