C++是否保证“普通”结构与单个普通成员具有相同的二进制布局？

Question

struct FooIdentifier {
  int raw_id; // the only data member

  // ... more shenanigans, but it stays a "trivial" type.
};

struct BarIdentifier {
  int raw_id; // the only data member

  // ... more shenanigans, but it stays a "trivial" type.
};

注意：由于我可以静态地检查类型是否具有相同的大小（即没有填充），所以我实际上只对没有意外填充的情况感兴趣。^{我应该从一开始就添加这个注释}

// Precodition. If platform would yield false here, I'm not interested in the result.
static_assert(sizeof(int) == sizeof(ID_t)); 

也就是说，以下内容在C++标准POV中是否成立：

int integer_array[42] = {}; // zero init
ID_t id_array[42] = {}; // zero init

static_assert(sizeof(int) == sizeof(ID_t)); // Precodition. If platform would yield false here, I'm not interested in the result.

const char* const pIntArrMem = static_cast<const char*>(static_cast<const void*>(integer_array));
const char* const pIdArrMem = static_cast<const char*>(static_cast<const void*>(id_array));
assert(0 == memcmp(pIntArrMem, pIdArrMem, sizeof(int))); // Always ???

Answer 1

TL；No博士，标准似乎不能保证（据我所知）。从技术上来说，你必须依赖于有一个理智的ABI。

_{您可能需要放弃对DS9K的支持。}

该标准并没有明确地保证布局。充其量，我们可以根据我们所拥有的保证，对实际实现可以做什么做出一些合理的假设。

[碱性化合物]

两个对象a和b是指针可互换的，如果：

• ...
• 一个是标准布局类对象，另一个是该对象的第一个非静态数据成员，或者，如果该对象没有非静态数据成员，则是该对象的任何基类子对象([class.mem])，或者
• 存在一个对象c，使得a和c是指针互转的，c和b是指针互转的。

这意味着integer_array、id_array或任何数组在元素之前（之间或之后）都没有填充。

由于int子对象之前没有填充，所以第二个断言是合理的假设，除非一个对象可以在一个上下文中有一个表示，在另一个上下文中有另一个表示（free vs sub object，或者不同封闭类型的sub object）。例如，大的endian在一个中，小的endian在另一个中。我找不到标准不允许这样做，但我也无法想象这样的实现在实践中如何工作，因为编译器实际上不能总是知道特定的glvalue是否是子对象（以及包含在其中的对象）。

根据上述假设，第一个断言归结为“标准布局类在唯一的成员之后是否有填充？实际上，如果有alignas或某些影响语言扩展的布局，这是完全可能的，但如果不是这样，我们是否可以假设否定的呢？标准并没有说明太多，而且我认为对于实际的语言实现来说，添加一些填充也不是不可能的--只是不太有用。

关于对象表示的小标准：

[basic.types.general]

类型T的对象的对象表示形式是类型T的对象所占用的N个无符号char对象的序列，其中N等于sizeof(T)。类型T的对象的值表示是参与表示类型T的值的一组位。对象表示中不属于值表示的位是填充位。对于基本可复制的类型，值表示形式是对象表示形式中确定值的一组位，该值是实现定义的值集的一个离散元素。³⁵

如果两个标准布局结构([class.prop])类型的公共初始序列包含两个类([basic.types])的所有成员和位字段，则它们是布局兼容类。

[碱性化合物]

...指向布局兼容类型的指针应具有相同的值表示和对齐要求