C语言中的空结构体

Question

http://c0x.coding-guidelines.com/6.7.2.1.html:

如果 struct-declaration-list 不包含命名成员，其行为是未定义的。 这是否意味着以下内容是非法的？

struct C { };

或者这是什么意思？

我在我的C库绑定中使用了一个指向空结构体（实际上是空的Ada记录）的Convention=>C Ada指针来代替void*（因为Ada中没有void*）。我想知道这是否不正确。

我有什么误解？

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请参见“不要将没有非零大小字段的结构体传递或返回给extern（C）函数。根据C11 6.7.2.1p8，这是未定义的行为。”，网址https://dlang.org/spec/struct.html。

- porton

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struct C{ };甚至无法匹配标准化语法。 struct C {_Static_assert(1,"");};可以（ _Static_assert是不必要的丑陋语法），但如果结构体内没有命名成员，则会产生未定义行为 (http://port70.net/~nsz/c/c11/n1570.html#6.7.2.1p8)。 - Petr Skocik

Answer 1

很少有在C中是非法的，意味着你不能这样做。相反，许多事情没有被C标准定义，这意味着如果你这样做了，C标准不会说明会发生什么。没有命名成员的结构就是这样一件事情。

C 2018 6.7.2.1 8部分地说：

如果struct-declaration-list不包含任何具名成员，直接或通过匿名结构或匿名联合体，则行为未定义。

如果你需要一个作为“未知类型”的东西，而又不想使用void，那么你可以声明一个结构，其标签已知但其内容不知道，如下所示：

struct foo;

你可以使用指向这种结构体的指针（例如，你可以定义一个指针struct foo *p;），但编译器不知道这种结构体的大小或内容，因此它不能帮助你分配它们、管理它们的数组，或以其他方式使用它们，除了通过传递指针并询问外部程序（这些程序知道结构体的内容）。

通常，在一个模块中的C例程和另一个模块中的C例程之间进行操作时：

• 在一个不知道该结构体内容的源模块中，你将使用一个指针（struct foo *）。
• 另一个源模块（通常是某种软件库）将知道该结构体的内容。它会在自己的源代码中用struct foo { /*各种元素*/ }来定义完整的结构体，并为第一个模块执行该结构体的服务。
• 在两个这样的C模块之间，C标准的规则将定义其行为。

由于你正在C和Ada之间进行接口交互，所以这些交互的规则必须由你的C和Ada实现提供。

- Eric Postpischil

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嗯，好吧，如果根本没有定义，为什么他们说 sizeof(struct C)==1 对于 struct C { };？ - porton

@porton：他们是谁？我猜你在问你链接中的页面（https://dlang.org/spec/struct.html）。它说g++和clang++会为`sizeof`产生1。请记住，在C语言中很少有非法的事情。编译器可以扩展语言。由于C标准没有定义空结构体的行为，编译器可以定义发生了什么 - 只要您使用该编译器即可。 - Eric Postpischil

@porton • struct C { }; 不是指“根本没有定义”，而是表示它已经被定义了。struct C; 是声明但未定义，这就是为什么 struct foo* ptr; 能够工作的原因。一个空结构体具有非零大小，因为要有地址需要非零大小；可以将其视为填充字节和/或对齐字节。 - Eljay

Answer 2

从编写 Ada 绑定到 C 库的角度来看，您使用的 Ada Convention-C 访问类型来表示 void* 并不重要。您永远不会对此类型的对象执行任何操作，只需将其传递给导入的 C 函数即可。我通常使用

type Void_Ptr is access all Integer;
pragma Convention (C, Void_Ptr);

- Jeffrey R. Carter

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我认为你是错的。整数和结构体的对齐方式可能不同。 - porton

各种类型的对齐方式与void*的定义无关。 - Jeffrey R. Carter

我试过使用void*来尝试不同类型的对齐方式，但是为了取消引用它，需要大量的转换。现在我正在考虑使用空结构体并使用malloc来填充它，这可行吗？ - R1S8K

如果您正在使用Ada绑定到C库并分配或取消引用void *，那么您正在做错事。 - Jeffrey R. Carter