单独编译代码中struct的二进制兼容性

给定CPU体系结构，结构的确切二进制形式是否准确确定

例如，

struct stat64

由glibc和Linux内核使用。我看到glibc在sysdeps/unix/sysv/linux/x86/bits/stat.h中把它定义为：

struct stat64{
__dev_t st_dev；/*设备*/
#ifdef\uuux86\u64__
__ino64\u t st\u ino；/*文件序列号*/
__nlink\u t st\u nlink；/*链接计数*/
/*……等等*/
}

我的内核已经编译好了。现在，当我使用这个定义编译新代码时，它们具有二进制兼容性。这在哪里保证？我所知道的唯一保证是：

第一个元素的偏移量为0

稍后声明的元素具有更高的偏移量

因此，如果内核代码以完全相同的方式（在C代码中）声明

struct stat64

，那么我知道二进制形式有：

st_dev

@offset 0

st\u ino

@偏移量至少

sizeof（\uu dev\u t）

---

但我目前还不知道有什么方法可以确定圣伊诺的偏移量。Kernighan和Ritchie给出了一个简单的例子

struct X{
字符c；
int i；
}

其中在我的x86-64机器上，

offsetof（struct X，i）==4

。也许有一些通用的对齐规则可以确定每个CPU体系结构的结构的确切二进制形式

给定CPU体系结构，结构的确切二进制形式是否准确确定

不，结构的表示或布局（“二进制形式”）最终由C实现决定，而不是由CPU体系结构决定。大多数用于正常用途的C实现都遵循制造商和/或操作系统提供的建议。但是，在某些情况下，例如，特定类型的某个对齐可能会提供稍好的性能，但并不需要，因此一个C实现可能会选择需要该对齐，而另一个则不需要，这可能会导致不同的结构布局

此外，C实现可能是为特殊目的而设计的，例如提供与遗留代码的兼容性，在这种情况下，它可能会选择复制某些旧编译器与另一个体系结构的对齐方式，而不是使用目标处理器所需的对齐方式

但是，让我们考虑使用一个C实现在单独编译中的结构。然后C 2018第6.2.7 1条规定：

…此外，如果在单独的翻译单元中声明的两个结构、联合或枚举类型的标记和成员满足以下要求，则它们是兼容的：如果其中一个使用标记声明，则另一个应使用相同的标记声明。如果两者都是在各自翻译单元内的任何地方完成的，则以下附加要求适用：其成员之间应存在一对一的对应关系，以便每对对应成员声明兼容类型；如果使用对齐说明符声明对中的一个成员，则使用等效对齐说明符声明另一个成员；如果该对中的一个成员用名称声明，则另一个成员用相同的名称声明。对于两个结构，应按照相同的顺序声明相应的构件。对于两个结构或接头，相应的位字段应具有相同的宽度

因此，如果两个结构在单独的翻译单元中声明相同，或者在该段中允许有细微的变化，那么它们是兼容的，这实际上意味着它们具有相同的布局或表示

从技术上讲，这段话只适用于同一程序的不同翻译单元。C标准定义了一个程序的行为；它没有明确地定义程序（或程序片段，例如内核扩展）和操作系统之间的交互，但在某种程度上，您可能会考虑操作系统和在其中运行的所有操作作为一个程序。然而，出于实际目的，它适用于使用该C实现编译的所有内容

这意味着，只要使用与编译内核相同的C实现，相同声明的结构将具有相同的表示形式

另一个考虑因素是，我们可能会使用不同的编译器来编译内核和编译程序。当用户更喜欢使用GCC时，内核可能会使用Clang进行编译。在这种情况下，编译器需要记录他们的行为。C标准不能保证兼容性，但是编译器可以，如果他们选择的话，也许通过记录他们遵守特定的应用程序二进制接口（ABI）

还要注意，上面讨论的“C实现”不仅是一个特定的编译器，而且是一个具有特定开关的特定编译器。各种开关可能会改变编译器的行为方式，从而有效地导致不同的C实现，例如符合一个或另一个C标准版本的开关、影响结构是否打包的开关、影响整数类型大小的开关等等

给定CPU体系结构，结构的确切二进制形式是否准确确定

不，结构的表示或布局（“二进制形式”）最终由C实现决定，而不是由CPU体系结构决定。大多数用于正常用途的C实现都遵循制造商和/或操作系统提供的建议。但是，在某些情况下，例如，特定类型的某个对齐可能会提供稍好的性能，但并不需要，因此一个C实现可能会选择需要该对齐，而另一个则不需要，这可能会导致不同的结构布局

此外，还可以设计一个C实现