C结构体初始化时的填充问题

Question

I have a struct such as

typedef struct
{
    int a;  // Let's say this ends up being 4 bytes
    int b;  // 4 bytes
    char text[10]; // 10 bytes
} blah_t;

static blah_t myvar;

1. 假设在blah_t中字段大小的总和为18个字节，但由于填充，sizeof(blah_t)为20。
2. myvar是静态变量，因此它将被初始化为零。

问题：

1. 对于静态变量，填充字节19和20是否保证为0？ 如果不是，则需要对任何结构体的memcmp进行有效验证–即使对于静态变量，也需执行memset(&myvar, 0, sizeof(blah_t))。
2. 那么对于calloc(1, sizeof(blah_t))呢？字节19和20是否保证为零？我相信是这样的。

- B. Nadolson

Answer 1

根据ISO C99标准：“当一个值存储在结构体或联合类型的对象中时，包括成员对象，在任何填充字节中对应的对象表示的字节都采用未指定的值。”

进一步查看，这似乎涉及一些其他问题：C和C ++中结构体比较。

编辑：虽然并不是完全重复的问题，但有许多常见问题都有详细的回答。

- Randy Howard

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引用标准是很好的，你能给出“章节和段落”吗？在C2011（ISO/IEC 9899:2011）中，它在§6.2.6类型的表示和子节§6.2.6.1通用中，第6段。 - Jonathan Leffler

好的，我本来想加上的，但是忘记了。6.2.6.1类型的表示，第6段。 - Randy Howard

我没有看到你提到的C++问题有任何重复。 C++类是一种不同的东西。 我希望找到的是......如果规范中是否描述了如何初始化特定情况下的静态变量。 - B. Nadolson

它明确指出填充值具有未指定的值，因此您不能真正信任memcmp（）在可移植性方面“做正确的事情”。 - Randy Howard

在这两种情况下，程序的启动发生在执行环境调用指定的C函数时。所有具有静态存储期限的对象都必须在执行环境调用指定的C函数时初始化（设置为其初始值）才能进行程序启动。此类初始化的方式和时间是未指定的。因此，即使对于静态结构体，填充似乎也未定义。 - B. Nadolson

这个答案可能需要更新以适应C11的更改。当静态变量没有显式初始化时，填充位被设置为零。我添加了一个答案。 - afk

Answer 2

兰迪·霍华德的被接受的答案在 C11 中已经不太准确了。

静态变量的填充字节 19 和 20 是否保证为 0？

1. 在 C11 中，是的，当静态变量没有显式初始化时，填充位被设置为零。C11 Standard，子句6.7.9，第10段：

. . . 如果具有静态或线程存储期限的对象未明确初始化，则：...如果它是一个聚合体，则根据这些规则递归地初始化每个成员，并且任何填充都将被初始化为零位...

2. 是的，calloc 将清零结构的整个 sizeof（包括填充）。

其他有用和相关的链接：

• EXP42-C. 不要比较填充数据。
• C语言是否将结构体填充初始化为零？

- afk

Answer 3

填充字节19和20。这些对于静态变量保证为0吗？

请参考Randy Howard的答案。

那么calloc(1，sizeof(blah_t))呢？字节19/20是否保证为零？

是的。calloc会将内存清零。

出于好奇，我想知道您为什么关心填充。可移植代码不应该涉及任何表示方面（填充，字节序等）。

- autistic

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我想对比使用memcmp函数对一个静态结构体和一个通过calloc分配的结构体。我知道当涉及存储时，填充行为是未定义的，但在规范中，静态分配的结构体可能被视为“存储”，也可能不被视为“存储”。我正在寻找非常技术性的区别。 - B. Nadolson

对于可移植性来说并不重要，但对于安全性来说可能很重要。自动分配变量的填充未初始化时，信息可能会从堆栈泄漏。 - Nick Desaulniers