结构/对象内的存储顺序

考虑以下两种情况：

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);

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以下存储顺序 -

C 结构内的元素。
C++类对象内的数据成员。

C99和C++在这方面略有不同。

C99 标准保证结构的字段将按照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标准的相关部分，请参阅此问题。总结一下：第一个字段的偏移量指定为零，但标准未指定之后的偏移量。这是为了允许 C 编译器调整每个字段的偏移量，以便该字段满足体系结构的任何内存对齐要求。由于这与实现相关，因此 C 提供了一种使用offsetof宏确定每个字段偏移量的标准方法。

C++仅为普通旧数据（POD）提供此保证。 C++不是纯旧数据的类不能这样处理。当类使用多重继承、具有非公共字段或成员或包含虚拟成员时，该标准为C++编译器提供了相当大的自由度来组织类。

这对您的示例意味着什么：

dataType1 firstMemberInsideStruct = (dataType1)(*instance2);

仅当数据类型 1、数据类型 2 和数据类型 3 是纯旧数据时，此行才有效。如果它们中的任何一个不是，则 customType 结构可能没有简单的构造函数（或析构函数），并且此假设可能不成立。

dataType1 firstMemberInTheObject = (dataType1) (*pointerToAnObject);

无论 dataType1、dataType2 和 dataType3 是否为 POD，此行都是不安全的，因为 CustomType 类具有私有实例变量。这使得它不是一个 POD 类，因此你不能假设它的第一个实例变量将以特定的方式排序。

9.0.7

标准布局类是具有以下特征的类： — 没有非静态数据非标准布局类（或此类类型的数组）类型的成员或引用， — 没有虚函数（10.3）和虚基类（10.1）， — 对所有类具有相同的访问控制（第 11 条）非静态数据成员， — 没有非标准布局基类， — 要么在派生最多的类中没有非静态数据成员，并且在大多数基类具有非静态数据成员，或者没有基具有非静态数据成员的类，并且 — 没有与第一个非静态数据成员的类型相同。108

9.2.14

具有相同访问权限的（非联合）类的非静态数据成员控制权（第11条）被分配，以便后来的成员有更高的类对象中的地址。非静态的分配顺序未指定具有不同访问控制的数据成员（11）。实现对齐要求可能会导致两个相邻的成员不要紧紧分配;所以可能管理虚拟功能的空间要求（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，指向其初始成员（或者如果该成员是位域，然后是它所在的单元），反之亦然。[ 注意：因此，在标准布局结构对象，但不是在其开头，根据需要以实现适当的对齐。— 尾注 ]

这样做并不总是安全的。如果类有virtual方法，那么它绝对不是。对于同一访问级别区块，数据成员保证以相同的顺序显示，但这些组可以重新排序。

为了安全地使用这些类型的强制转换，应提供转换构造函数或强制转换运算符，而不是依赖于实现详细信息。

通常在 C 结构中，成员按声明顺序存储。但是，元素必须正确对齐。维基百科有一个很好的例子来说明它是如何工作的。

我将在这里重申：

如果您有以下结构

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

填充将插入不同的数据类型之间，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 s 是 4 字节对齐的，依此类推。

因此，为了使Data2 2 字节对齐，将在 Data1 和 Data2 之间插入一个 1 字节填充。

还值得一提的是，有一些机制可以改变包装对齐方式。请参阅 #pragma 包。

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