再谈:自定义结构体的对齐问题之__attribute__ ((packed))方法


问题来源:

    我们在程序开发过程中往往会遇到这样的问题:以某种数据格式写入,再以此格式读出,特别是socket通信中,通常会遇到数据错位问题,这就是数据结构的对齐的问题。为了让我们的数据结构以最优的方式存储,处理,保证读写数据结构都一一对齐,我们往往采用3种方式:

1.程序作者,手动对齐,将数据按从小到大的顺序排列,尽量凑齐。

2.使用#pragma pack (n)来指定数据结构的对齐值。

3.使用 __attribute__ ((packed)) ,让编译器取消结构在编译过程中的优化对齐,按照实际占用字节数进行对齐,这样子两边都需要使用 __attribute__ ((packed))取消优化对齐,就不会出现对齐的错位现象。

对于对齐的详细概念与第2种方法的介绍请参考这里:

字节对齐详解

http://blog.csdn.net/ipromiseu/archive/2009/07/12/4339537.aspx



好了,现在本篇主要是看一下 __attribute__ ((packed))的真面目,


以下部分来自网络:

1. __attribute__ ((packed)) 的作用就是告诉编译器取消结构在编译过程中的优化对齐,按照实际占用字节数进行对齐,是GCC特有的语法。这个功能是跟操作系统没关系,跟编译器有关,gcc编译器不是紧凑模式的,我在windows下,用vc的编译器也不是紧凑的,用tc的编译器就是紧凑的。例如:

在TC下:struct my{ char ch; int a;} sizeof(int)=2;sizeof(my)=3;(紧凑模式)

在GCC下:struct my{ char ch; int a;} sizeof(int)=4;sizeof(my)=8;(非紧凑模式)

在GCC下:struct my{ char ch; int a;}__attrubte__ ((packed)) sizeof(int)=4;sizeof(my)=5

2. __attribute__关键字主要是用来在函数或数据声明中设置其属性。给函数赋给属性的主要目的在于让编译器进行优化。函数声明中的__attribute__((noreturn)),就是告诉编译器这个函数不会返回给调用者,以便编译器在优化时去掉不必要的函数返回代码。

GNU C的一大特色就是__attribute__机制。__attribute__可以设置函数属性(Function Attribute)、变量属性(Variable Attribute)和类型属性(Type Attribute)。

__attribute__书写特征是:__attribute__前后都有两个下划线,并且后面会紧跟一对括弧,括弧里面是相应的__attribute__参数。


__attribute__语法格式为:

__attribute__ ((attribute-list))

其位置约束:放于声明的尾部“;”之前。

函数属性(Function Attribute):函数属性可以帮助开发者把一些特性添加到函数声明中,从而可以使编译器在错误检查方面的功能更强大。__attribute__机制也很容易同非GNU应用程序做到兼容之功效。

GNU CC需要使用 –Wall编译器来击活该功能,这是控制警告信息的一个很好的方式。


packed属性:使用该属性可以使得变量或者结构体成员使用最小的对齐方式,即对变量是一字节对齐,对域(field)是位对齐。

如果你看过GPSR协议在TinyOS中的实现,你一定会注意到下面的语句:
typedef struct {
    double x;
    double y;
} __attribute__((packed)) position_t;

开始我们还可以理解,不久是定义一个结构体嘛!不过看到后面的语句,你可能就会一头雾水了,’ __attribute__((packed))’是什么东西?有什么作用?一连串的疑问马上就会从你脑袋里冒出来。虽然这个对理解整个程序没有什么影响,但我不想让这些疑问一直呆在我的脑子里,负担太重。省得以后念念不忘,而且也许有一天可以用的上呢。搞清楚这个问题吧!

GNU C的一大特色(却不被初学者所知)就是__attribute__机制。__attribute__可以设置函数属性(Function Attribute)、变量属性(Variable Attribute)和类型属性(Type Attribute)。
__attribute__语法格式为:
__attribute__ ((attribute-list))

其位置约束为:放于声明的尾部“;”之前。

packed是类型属性(Type Attribute)的一个参数,使用packed可以减小对象占用的空间。需要注意的是,attribute属性的效力与你的连接器也有关,如果你的连接器最大只支持16字节对齐,那么你此时定义32字节对齐也是无济于事的。

使用该属性对struct或者union类型进行定义,设定其类型的每一个变量的内存约束。当用在enum类型定义时,暗示了应该使用最小完整的类型(it indicates that the smallest integral type should be used)。

下面的例子中,my-packed-struct类型的变量数组中的值会紧凑在一起,但内部的成员变量s不会被“pack”,如果希望内部的成员变量也被packed的话,my-unpacked-struct也需要使用packed进行相应的约束。
struct my_unpacked_struct
{
     char c;
     int i;
};
         
struct my_packed_struct
{
     char c;
     int i;
     struct my_unpacked_struct s;
}__attribute__ ((__packed__));


__attribute__机制的详细介绍请参考:

http://www.unixwiz.net/techtips/gnu-c-attributes.html

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