Keil中三种手动结构体对齐方式，别用错了～

1万 · 2024-4-26 10:23

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。