结构/对象内的存储顺序

考虑这两种情况：

struct customType { dataType1 var1; dataType2 var2; dataType3 var3; } ; customType instance1; // Assume var1, var2 and var3 were initialized to some valid values. customType * instance2 = &instance1; dataType1 firstMemberInsideStruct = (dataType1)(*instance2); 

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 class CustomType { public: dataType1 member1; dataType2 member2; retrunType1 memberFunction1(); private: dataType3 member3; dataType4 member4; retrunType2 memberFunction2(); }; customType object; // Assume member1, member2, member3 and member4 were initialized to some valid values. customType *pointerToAnObject = &object ; dataType1 firstMemberInTheObject = (dataType1) (*pointerToAnObject); 

这样做总是安全的吗？

我想知道标准是否指定了任何存储顺序 –

1. C结构中的元素。
2. C ++类对象内的数据成员。

Answer 1

C99和C ++在这方面略有不同。

C99标准保证结构的字段将按照它们声明的顺序在内存中布局，并且两个相同结构的字段将具有相同的偏移量。 有关C99标准的相关章节，请参阅此问题 。 总结一下：第一个字段的偏移量指定为零，但之后的偏移量未由标准指定。 这是为了允许C编译器调整每个字段的偏移量，以便该字段满足架构的任何内存对齐要求。 因为这是依赖于实现的，所以C提供了一种使用offsetof宏来确定每个字段的偏移量的标准方法。

C ++仅为普通旧数据（POD）提供此保证。 不是普通旧数据的C ++类不能这样对待。 当该类使用多重inheritance，具有非公共字段或成员或包含虚拟成员时，该标准为C ++编译器提供了组织类的自由度。

这对您的示例意味着什么：

 dataType1 firstMemberInsideStruct = (dataType1)(*instance2); 

仅当 dataType1，dataType2和dataType3是普通旧数据时，此行才可以。 如果它们中的任何一个不是，那么customType结构可能没有一个简单的构造函数（或析构函数），并且这个假设可能不成立。

 dataType1 firstMemberInTheObject = (dataType1) (*pointerToAnObject); 

无论dataType1 ， dataType2和dataType3是否为POD，此行都不安全，因为CustomType类具有私有实例变量。 这使得它不是 POD类，因此您不能假设它的第一个实例变量将以特定方式排序。

Answer 2

9.0.7

标准布局类是一个类： – 没有非标准布局类（或此类类型的数组）或引用的非静态数据成员， – 没有虚函数（10.3）且没有虚基类（ 10.1）， – 对所有非静态数据成员具有相同的访问控制（第11条）， – 没有非标准布局基类， – 在最派生类中没有非静态数据成员，最多只有一个具有非静态数据成员的基类，或者没有具有非静态数据成员的基类，并且 – 没有与第一个非静态数据成员相同类型的基类。

9.2.14

分配具有相同访问控制（第11条）的（非联合）类的非静态数据成员，以便后面的成员在类对象中具有更高的地址。 具有不同访问控制的非静态数据成员的分配顺序未指定（11）。 实施对齐要求可能导致两个相邻成员不能立即分配; 因此，可能需要空间来管理虚拟function（10.3）和虚拟基类（10.1）。

9.2.20

指向标准布局结构对象的指针（使用reinterpret_cast进行适当转换）指向其初始成员（或者如果该成员是位字段，则指向它所在的单元），反之亦然。 [注意：因此，在标准布局结构对象中可能存在未命名的填充，但不是在其开头，以实现适当的对齐。 – 结束说明]

Answer 3

这样做并不总是安全的。 如果类有virtual方法，那绝对不是。 保证数据成员对于相同的访问级别块以相同的顺序出现，但是可以对这些组进行重新排序。

为了安全地使用这些类型的强制类型转换，您应该提供转换构造函数或强制转换运算符，而不是依赖于实现细节。

Answer 4

通常在C结构中，成员按声明它们的顺序存储。 但是元素必须正确对齐。 维基百科就是如何运作的一个很好的例子。

我将在这里重复：

如果您有以下结构

 struct MixedData { char Data1; short Data2; int Data3; char Data4; }; 

填充将插入不同数据类型之间，以确保正确的字节对齐。 char s是1字节对齐的， short s是2字节对齐的， int是4字节对齐的等等。

因此，为了使Data2 2字节对齐，将在Data1和Data2之间插入1字节填充。

还值得一提的是，存在可以改变包装对齐的机制。 请参阅#pragma pack 。