C语言结构体字节对齐的设置 #pragma和__attribute__

最近写蓝牙协议，数据必须按协议中指定的报文进行传输，但由于默认处理器有字节对齐，而一旦多一个字节都会导致通信错误，所以这里记录一下字节对齐的处理。

1 介绍

CPU不会一个字节一个字节地读或写内存，而是一次访问2/4/6/8/16/32/64字节，因为这比读一个字节要快得多。假设CPU按四字节对齐，我们把四字节称为一个chunk，此时要读内存0x03-0x06的内容，CPU就会读取0x00~0x03和0x04-0x07两个chunk，然后把两个chunk读到的内容移位并组合返回给用户。

假设CPU按照4字节进行对齐，现在来看一个结构体：

struct S1{
	char a;
	char b;
};

CPU就会在结构体最后填充两个字节，以保证字节对齐。注意这个对齐不总是在最后的，而是数据类型所对应的变量需要字节对齐，比如

struct S2{
	uint8_t a;
	uint16_t b;
};

由于uint16_t为2字节，需要2字节对齐，而前面的uint8_t只有1字节，故会在a后面填充1个字节，而对于结构体变量S2来说，其需要四字节对齐，故还会在b后面填充一个字节。

• 变量类型占多少个字节就需要几字节对齐，比如uint8_t为1字节，则它放在内存中任何位置都可以

2 设置字节对齐

2.1 pack注释

我们可以使用pack pragma来设置对于struct、union和class的字节对齐：

1、保存当前系统字节对齐的状态，对指定的结构对齐完恢复原先对齐数
#pragma pack(push, N)
待字节对齐的struct、union和class
#pragma pack(pop)
注：
#pragma pach(push,N)等价于
#pragma pack(push)
#pragma pack(N)
2、作用同上
#pragma pack(N)
待字节对齐的struct、union和class
#pragma pack()

看一个例子：

#pragma pack(push, 1)
struct S3 {
    char m1;      // 1-byte
    double m2;    // 8-byte
};
#pragma pack(pop)

这样就让这个结构体进行1字节对齐，即不进行对齐。此时结构体的大小就是9字节。

2.2 __attribute__关键字

• __attribute__ ((packed))：取消在编译过程中的优化对齐，按照实际占用字节数进行对齐
• __attribute((aligned (n)))：让所作用的结构体成员对齐在n字节边界上。如果结构体中有成员变量的字节长度大于n，则按照最大成员变量的字节长度来对齐。

struct  person1{
	char *name;
	int  age;
	char score;
	int  id;
}__attribute__ ((packed));

struct  person2{
	char *name;
	int  age;
	char score;
	int  id;
}__attribute((aligned (n)));