在Java中复制C结构填充

Question

根据here，C编译器在将结构写入二进制文件时将填充值。正如链接中的示例所示，在编写这样的结构时：

struct {
 char c;
 int i;
} a;

对于二进制文件，编译器通常会在char和int字段之间留下一个未命名、未使用的孔，以确保int字段正确对齐

如何使用不同的语言（在我的例子中是Java）创建二进制输出文件（用C生成）的精确副本

是否有一种在Java输出中自动应用C填充的方法？或者我必须通过编译器文档来了解它是如何工作的（顺便说一下，编译器是g++的）

Answer 1

这个洞是可配置的，编译器有开关将结构对齐1/2/4/8字节

所以第一个问题是：你到底想模拟哪条路线

Answer 2

不仅在写入文件时如此，在内存中也是如此。事实上，结构在内存中被填充，如果结构被逐字节写入，那么填充就会出现在文件中

一般来说，很难确定地复制精确的填充方案，尽管我猜一些启发式方法会让你走得很远。如果您有用于分析的struct声明，这会有所帮助

通常，大于一个字符的字段将被对齐，以便其在结构中的起始偏移量是其大小的倍数。这意味着shorts通常位于偶数偏移量上（假设sizeof (short) == 2，可被2整除），而doubles位于可被8整除的偏移量上，依此类推

更新：出于这样的原因（以及与endianness有关的原因），将整个结构转储到文件中通常是个坏主意。最好一个接一个地做，就像这样：

put_char(out, a.c);
put_int(out, a.i);

假设put函数只写入值所需的字节，这将向文件发出结构的无填充版本，从而解决问题。通过相应地编写这些函数，也可以确保正确的已知字节顺序

Answer 3

不要这样做，它很脆弱，会导致对齐和端点错误

对于外部数据，最好用字节显式定义格式，并编写显式函数，使用移位和掩码（而不是并集！）在内部和外部格式之间进行转换

Answer 4

要了解互操作性，请查看ByteBuffer类

本质上，您创建一个特定大小的缓冲区，将不同类型的（）变量放在不同的位置，然后在末尾调用array（）来检索“原始”数据表示：

ByteBuffer bb = ByteBuffer.allocate(8);
bb.order(ByteOrder.LITTLE_ENDIAN);
bb.put(0, someChar);
bb.put(4, someInteger);
byte[] rawBytes = bb.array();

但这取决于你决定在哪里放置填充——也就是说，在不同的位置之间要跳过多少字节

为了读取从C中写入的数据，通常需要在从文件中读取的某个字节数组周围使用字节缓冲符

如果有帮助的话，我已经写了更多关于ByteBuffer

Answer 5

Is there an automatic way to apply C padding in Java output? Or do I have to go through compiler documentation to see how it works (the compiler is g++ by the way).

都不是。相反，您可以显式地指定数据/通信格式并实现该规范，而不是依赖于C编译器的实现细节。你甚至不会从不同的C编译器中得到相同的输出

Answer 6

在Java中读/写C结构的一种简便方法是使用javolution Struct类（参见http://www.javolution.org）。这不会帮助您自动填充/对齐数据，但它确实使处理字节缓冲区中的原始数据更加方便。如果你不熟悉javolution，那就值得一看，因为里面还有很多其他很酷的东西