面试题：C语言内存对齐对函数指针数组的影响

Question

假设有一个函数指针数组，每个函数指针指向不同类型参数和返回值的函数。在不同平台（如32位和64位）下，考虑内存对齐因素，如何正确定义和使用这个函数指针数组，以确保程序的平台兼容性？请给出具体代码示例及解释。

Answer 1

代码示例

#include <stdio.h>

// 定义不同类型参数和返回值的函数
int func1(int a) {
    return a + 1;
}

double func2(double b) {
    return b * 2;
}

// 定义函数指针类型
typedef int (*Func1Ptr)(int);
typedef double (*Func2Ptr)(double);

// 定义函数指针数组
union FunctionPointers {
    Func1Ptr func1Ptr;
    Func2Ptr func2Ptr;
};

int main() {
    // 初始化函数指针数组
    union FunctionPointers functionPointers[2];
    functionPointers[0].func1Ptr = func1;
    functionPointers[1].func2Ptr = func2;

    // 使用函数指针数组
    int result1 = functionPointers[0].func1Ptr(5);
    double result2 = functionPointers[1].func2Ptr(3.5);

    printf("Result 1: %d\n", result1);
    printf("Result 2: %lf\n", result2);

    return 0;
}

解释

1. 定义不同函数：首先定义了两个不同类型参数和返回值的函数 func1 和 func2。
2. 定义函数指针类型：使用 typedef 为不同函数类型定义了函数指针类型 Func1Ptr 和 Func2Ptr，这样做可以使代码更易读和维护。
3. 使用联合定义函数指针数组：考虑到不同平台下内存对齐因素，使用 union 来定义函数指针数组 FunctionPointers。union 所有成员共享相同的内存位置，这样可以避免因不同函数指针类型大小不一致导致的内存对齐问题。在不同平台下，无论指针大小如何变化（32位平台指针通常4字节，64位平台指针通常8字节），union 都能适应。
4. 初始化和使用函数指针数组：在 main 函数中，初始化函数指针数组，然后通过数组元素调用相应的函数。这样就实现了在不同平台下正确定义和使用函数指针数组，确保程序的平台兼容性。