Keil中三种手动结构体对齐方式,别用错了~

文摘   2024-04-18 21:26   广东  


正文


大家好,我是bug菌~
最近移植了一些开源组件,发现较多的语法跟编译器相关,如果没有跨平台处理,确实大大降低了程序的可移植性,其中尤为突出的就是结构体字节对齐属性的标识,通常编译器采用默认字节对齐方式,按照处理器架构的要求来决定的。
比如如下结构体在stm32中默认为4字节对齐:
  typedef struct _tag_Test1
  {

     uint8_t member1;
     uint16_t member2;
  }sTest1;

 stSize = sizeof(sTest1);

自然sizeof获得的结构体大小也是4。
然而默认对齐方式有时候并不满足我们编程的需求,比如需要降低一些内存占用,或者提高相关数据的访问效率等等,我们会手动的声明相关变量的对齐方式。
那么这里总结了下AC5编译器进行字节对齐的几种方式:

1

#pragma pack

#pragma pack 是一个编译指令,用于指定结构体、联合体和类成员的字节对齐方式。在 Keil uVision5 中,可以使用 #pragma pack 指令来设置字节对齐方式。一般我们用如下方式标识#pragma pack(n)

其中,n 是对齐系数,表示按照 n 字节对齐。常见的对齐系数包括 1、2、4、8 等。例如,若要将对齐系数设置为 4,比如:#pragma pack(4),该指令通常放置在结构体、联合体或类的定义之前,以影响其后的所有定义,这里尤其需要注意,很多时候忘记恢复字节对齐导致了一些没必要的问题。这样一来,所有在 #pragma pack 后声明的结构体、联合体或类成员都将按照指定的字节对齐方式进行排列。

那么如果我们需要取消则需要采用#pragma pack () 来取消结构体对齐。

  #pragma pack (1)
typedef struct _tag_Test2
{
    uint8_t member1;
    uint16_t member2;

}sTest2;
#pragma pack () // 取消结构体对齐
stSize = sizeof(sTest2);


通过这样的定义,使得sTest2结构体整体大小只占用3个字节在,这种方式在MDK中比较常用。

当然有经验的朋友该说了,我用#pragma pack(push,n)比较多,没错,该语法也同样是可以的,比如例子:

    //#pragma pack (1)
    #pragma pack(push,1) 
    typedef struct _tag_Test2
    {

        uint8_t member1;
        uint16_t member2;

    }sTest2;
    //#pragma pack () // 取消结构体对齐
    #pragma pack(pop)

    stSize = sizeof(sTest2);


既然都聊到这个份上了,该谈谈他们的差异了:

#pragma pack(n) 和 #pragma pack(push, n) 其实在功能上没太大的区别,仅仅只是在使用方面略有不同。

#pragma pack(n):

    • 这个指令直接设置当前字节对齐系数为 n。这意味着在此指令之后声明的结构体、联合体或类成员都将按照指定的字节对齐方式进行排列。

    • 每次使用 #pragma pack(n) 时,都会覆盖之前的对齐设置,因此它可能会影响后续的代码。

    • 没有保存当前的对齐方式,因此在使用完之后,如果需要还原到先前的对齐方式,就需要手动重新设置。


    #pragma pack(push, n):

      • 这个指令其实也是设置当前字节对齐系数为 n。但是它还有一个功能,就是将当前的对齐方式保存到编译器的栈中。

      • 这意味着,使用 #pragma pack(push, n) 后,可以在代码的后续部分使用 #pragma pack(pop) 来恢复之前保存的对齐方式,而不会受到之后代码中 #pragma pack 指令的影响。

      • 因此,#pragma pack(push, n) 更灵活,可以避免在代码的后续部分不小心修改了对齐方式而导致错误。


      2

      __attribute__((__packed__))

      __attribute__((__packed__)) 是 GCC 和一些兼容 GCC 的编译器(如 Clang)提供的一个特性,用于指示编译器以紧凑的方式存储结构体或类,即取消对齐。

      使用案例如下:

          typedef  struct __attribute__ ((__packed__)) _tag_Test3 
          {

              uint8_t member1;
              uint16_t member2;

          }sTest3; 

          stSize = sizeof(sTest3);


      那么最终结构体的大小也将是3个字节。

      3

      干脆的__packed

      相信有经验的各位都比较喜欢使用这个属性吧:

          typedef __packed struct _tag_Test4 
          {

              uint8_t member1;
              uint16_t member2;

          }sTest4;    ;

          stSize = sizeof(sTest4);


      __packed 是一种特性,指示编译器取消对其成员的自然对齐。它的作用类似于 __attribute__((__packed__)),但是它更加与平台无关,因为它是一种更通用的约定,不依赖于特定编译器。

      虽然说__packed 是一种常见的约定,但它并非标准 C 语言的一部分,因此在不同的编译器和平台上可能具有不同的行为,使用时应谨慎考虑平台兼容性和性能问题。

      最后

            好了,今天就跟大家分享这么多了,如果你觉得有所收获,一定记得点个~

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