MDK對(duì)齊方式設(shè)定

為何要字節(jié)對(duì)齊？

從理論上講似乎對(duì)任何類(lèi)型的變量的訪(fǎng)問(wèn)可以從任何地址開(kāi)始，但實(shí)際情況是在訪(fǎng)問(wèn)特定類(lèi)型變量的時(shí)候經(jīng)常在特定的內(nèi)存地址訪(fǎng)問(wèn)，各個(gè)硬件平臺(tái)對(duì)存儲(chǔ)空間的處理上有很大的不同。一些平臺(tái)對(duì)某些特定類(lèi)型的數(shù)據(jù)只能從某些特定地址開(kāi)始存取。

MDK 字節(jié)對(duì)齊關(guān)鍵字 __packed

typedef __packed struct abc
{
int a;
int b;
}strabc;

vxworks 字節(jié)對(duì)齊關(guān)鍵字 _WRS_PACK_ALIGN(1)

typedefstruct abc
{
int a;
int b;
}_WRS_PACK_ALIGN(1) strabc;

(1)什么是字節(jié)對(duì)齊
一個(gè)變量占用 n 個(gè)字節(jié)，則該變量的起始地址必須能夠被 n 整除，即: 存放起始地址 % n = 0， 對(duì)于結(jié)構(gòu)體而言，這個(gè) n 取其成員種的數(shù)據(jù)類(lèi)型占空間的值最大的那個(gè)。
(2)為什么要字節(jié)對(duì)齊
內(nèi)存空間是按照字節(jié)來(lái)劃分的，從理論上說(shuō)對(duì)內(nèi)存空間的訪(fǎng)問(wèn)可以從任何地址開(kāi)始，但是在實(shí)際上不同架構(gòu)的CPU為了提高訪(fǎng)問(wèn)內(nèi)存的速度，就規(guī)定了對(duì)于某些類(lèi) 型的數(shù)據(jù)只能從特定的起始位置開(kāi)始訪(fǎng)問(wèn)。這樣就決定了各種數(shù)據(jù)類(lèi)型只能按照相應(yīng)的規(guī)則在內(nèi)存空間中存放，而不能一個(gè)接一個(gè)的順序排列。

舉個(gè)例子，比如有些平臺(tái)訪(fǎng)問(wèn)內(nèi)存地址都從偶數(shù)地址開(kāi)始，對(duì)于一個(gè)int型(假設(shè)32位系統(tǒng))，如果從偶數(shù)地址開(kāi)始的地方存放，這樣一個(gè)讀周期就可以讀出這 個(gè)int數(shù)據(jù)，但是如果從奇數(shù)地址開(kāi)始的地址存放，就需要兩個(gè)讀周期，并對(duì)兩次讀出的結(jié)果的高低字節(jié)進(jìn)行拼湊才能得到這個(gè)int數(shù)據(jù)，這樣明顯降低了讀取 的效率。
(3)如何進(jìn)行字節(jié)對(duì)齊

每個(gè)成員按其類(lèi)型的對(duì)齊參數(shù)(通常是這個(gè)類(lèi)型的大小)和指定對(duì)齊參數(shù)(不指定則取默認(rèn)值)中較小的一個(gè)對(duì)齊，并且結(jié)構(gòu)的長(zhǎng)度必須為所用過(guò)的所有對(duì)齊參數(shù)的整數(shù)倍,不夠就補(bǔ)空字節(jié)。

這個(gè)規(guī)則有點(diǎn)苦澀，可以把這個(gè)規(guī)則分解一下，前半句的意思先獲得對(duì)齊值后與指定對(duì)齊值進(jìn)行比較,其中對(duì)齊值獲得方式如下：

1. 數(shù)據(jù)類(lèi)型的自身對(duì)齊值為：對(duì)于char型數(shù)據(jù)，其自身對(duì)齊值為1，對(duì)于short型為2，對(duì)于int, long, float類(lèi)型，其自身對(duì)齊值為4，對(duì)于 double 類(lèi)型其自身對(duì)齊值為8，單位為字節(jié)。
2.結(jié)構(gòu)體自身對(duì)齊值：其成員中自身對(duì)齊值最大的那個(gè)值。

其中指定對(duì)齊值獲得方式如下：

#pragma pack (value)時(shí)的指定對(duì)齊值value。

未指定則取默認(rèn)值。

后半句的意思是主要是針對(duì)于結(jié)構(gòu)體的長(zhǎng)度而言，因?yàn)獒槍?duì)數(shù)據(jù)類(lèi)型的成員，它僅有一個(gè)對(duì)齊參數(shù)，其本身的長(zhǎng)度、于這個(gè)對(duì)齊參數(shù)，即1倍。對(duì)于結(jié)構(gòu)體而言，它 可能使用了多種數(shù)據(jù)類(lèi)型，那么這句話(huà)翻譯成對(duì)齊規(guī)則： 每個(gè)成員的起始地址 % 自身對(duì)齊值 = 0，如果不等于 0 則先補(bǔ)空字節(jié)直至這個(gè)表達(dá)式成立。
換句話(huà)說(shuō)，對(duì)于結(jié)構(gòu)體而言，結(jié)構(gòu)體在在內(nèi)存的存放順序用如下規(guī)則即可映射出來(lái)：
(一)每個(gè)成員的起始地址 % 每個(gè)成員的自身對(duì)齊值 = 0，如果不等于 0 則先補(bǔ)空字節(jié)直至這個(gè)表達(dá)式成立；
(二)結(jié)構(gòu)體的長(zhǎng)度必須為結(jié)構(gòu)體的自身對(duì)齊值的整數(shù)倍,不夠就補(bǔ)空字節(jié)。

舉個(gè)例子：

#pragma pack(8)
struct A{
char a;
long b;
};

struct B{
char a;
struct A b;
long c;
};

struct C{
char a;
struct A b;
double c;
};

struct D{
char a;
struct A b;
double c;
int d;
};

struct E{
char a;
int b;
struct A c;
double d;
};

對(duì)于 struct A 來(lái)說(shuō)，對(duì)于char型數(shù)據(jù)，其自身對(duì)齊值為1，對(duì)于long類(lèi)型，其自身對(duì)齊值為4, 結(jié)構(gòu)體的自身對(duì)齊值取其成員最大的對(duì)齊值，即大小4。那么struct A 在內(nèi)存中的順序步驟為：
(1) char a, 地址范圍為0x0000~0x0000,起始地址為0x0000,滿(mǎn)足 0x0000 % 1 = 0，這個(gè)成員字節(jié)對(duì)齊了。
(2) long b, 地址起始位置不能從0x00001開(kāi)始，因?yàn)?0x0001 % 4 != 0,所以先補(bǔ)空字節(jié)，直到0x00003結(jié)束，即補(bǔ)3個(gè)字節(jié)的空字節(jié)，從0x00004開(kāi)始存放b,其地址范圍為0x00004~0x0007.
(3)此時(shí)成員都存放結(jié)束，結(jié)構(gòu)體長(zhǎng)度為8，為結(jié)構(gòu)體自身對(duì)齊值的2倍，符合條件(二).
此時(shí)滿(mǎn)足條件(一)和條件(二)，struct A 中各成員在內(nèi)存中的位置為：a*** b ,sizeof(struct A) = 8。(每個(gè)星號(hào)代表一位，成員各自代表自己所占的位，比如a占一位，b占四位)

對(duì)于struct B，里面有個(gè)類(lèi)型為struct A的成員b自身對(duì)齊值為4，對(duì)于long類(lèi)型，其自身對(duì)齊值為4. 故struct B的自身對(duì)齊值為4。那么struct B 在內(nèi)存中的順序步驟為：
(1) char a, 地址范圍為0x0000~0x0000,起始地址為0x0000,滿(mǎn)足 0x0000 % 1 = 0，這個(gè)成員字節(jié)對(duì)齊了。
(2) struct A b, 地址起始位置不能從0x00001開(kāi)始，因?yàn)?0x0001 % 4 != 0,所以先補(bǔ)空字節(jié)，直到0x00003結(jié)束，即補(bǔ)3個(gè)字節(jié)的空字節(jié)，從0x00004開(kāi)始存放b,其地址范圍為0x00004~0x00011.
(3) long c，地址起始位置從0x000012開(kāi)始， 因?yàn)?0x0012 % 4 = 0，其地址范圍為0x00012~0x0015.
(4)此時(shí)成員都存放結(jié)束，結(jié)構(gòu)體長(zhǎng)度為16，為結(jié)構(gòu)體自身對(duì)齊值的4倍，符合條件(二).
此時(shí)滿(mǎn)足條件(一)和條件(二)，struct B 中各成員在內(nèi)存中的位置為：a*** b c ,sizeof(struct C) = 24。(每個(gè)星號(hào)代表一位，成員各自代表自己所占的位，比如a占一位，b占八位，c占四位)
對(duì)于struct C，里面有個(gè)類(lèi)型為struct A的成員b自身對(duì)齊值為4，對(duì)于double 類(lèi)型，其自身對(duì)齊值為8. 故struct C的自身對(duì)齊值為8。那么struct C 在內(nèi)存中的順序步驟為：
(1) char a, 地址范圍為0x0000~0x0000,起始地址為0x0000,滿(mǎn)足 0x0000 % 1 = 0，這個(gè)成員字節(jié)對(duì)齊了。
(2) struct A b, 地址起始位置不能從0x00001開(kāi)始，因?yàn)?0x0001 % 4 != 0,所以先補(bǔ)空字節(jié)，直到0x00003結(jié)束，即補(bǔ)3個(gè)字節(jié)的空字節(jié)，從0x00004開(kāi)始存放b,其地址范圍為0x00004~0x00011.
(3) double c，地址起始位置不能從0x000012開(kāi)始， 因?yàn)?0x0012 % 8 != 0，所以先補(bǔ)空字節(jié)，直到0x000015結(jié)束，即補(bǔ)4個(gè)字節(jié)的空字節(jié)，從0x00016開(kāi)始存放c,其地址范圍為0x00016~0x0023.
(4)此時(shí)成員都存放結(jié)束，結(jié)構(gòu)體長(zhǎng)度為24，為結(jié)構(gòu)體自身對(duì)齊值的3倍，符合條件(二).
此時(shí)滿(mǎn)足條件(一)和條件(二)，struct C 中各成員在內(nèi)存中的位置為：a*** b **** c ,sizeof(struct C) = 24。(每個(gè)星號(hào)代表一位，成員各自代表自己所占的位，比如a占一位，b占八位，c占八位)

對(duì)于struct D，自身對(duì)齊值為8。前面三個(gè)成員與 struct C 是一致的。對(duì)于第四成員d，因?yàn)?0x0024 % 4 = 0, 所以可以從0x0024開(kāi)始存放d, 其地址范圍為0x00024~0x00027.此時(shí)成員都存放結(jié)束，結(jié)構(gòu)體長(zhǎng)度為28，28 不是結(jié)構(gòu)體自身對(duì)齊值8的倍數(shù)，所以要在后面補(bǔ)四個(gè)空格，即在0x0028~0x0031上補(bǔ)四個(gè)空格。補(bǔ)完了，結(jié)構(gòu)體長(zhǎng)度為32, 為結(jié)構(gòu)體自

身對(duì)齊值的4被，，符合條件(二).
此時(shí)滿(mǎn)足條件(一)和條件(二)，struct D 中各成員在內(nèi)存中的位置為：a*** b **** c d **** ,sizeof(struct D) = 32。(每個(gè)星號(hào)代表一位，成員各自代表自己所占的位，比如a占一位，b占八位，c占八位, d占四位)。

對(duì)于struct E 中各成員在內(nèi)存中的位置為：a*** b c d, sizeof(struct E) = 24。(每個(gè)星號(hào)代表一位，成員各自代表自己所占的位，比如a占一位，b占四位，c占八位, d占八位)。
通過(guò)struct D 和 struct E 可以看出，在成員數(shù)量和類(lèi)型一致的情況，后者的所占空間少于前者，因?yàn)楹笳叩奶畛淇兆止?jié)要少。如果我們?cè)诰幊虝r(shí)考慮節(jié)約空間的話(huà)，應(yīng)該遵循將變量按照類(lèi)型 大小從小到大聲明的原則, 這樣盡量減少填補(bǔ)空間。另外，可以在填充空字節(jié)的地方來(lái)插入reserved成員, 例如
struct A
{
char a;
char reserved[3];
int b;
}；
這樣做的目的主要是為了對(duì)程序員起一個(gè)提示作用，如果不加則編譯器會(huì)自動(dòng)補(bǔ)齊。

習(xí)題

typedef struct

{

int a;//ARM(int=4)51(int=2)

char b;// 1

short c;// 2

}AAA;

typedef struct

{

char b;

int a;

short c;

}BBB;

i = sizeof(AAA);

j = sizeof(BBB);

//注意在51單片機(jī)，ARM，PC不同

51 (i=j=5)//好像強(qiáng)制單字節(jié)對(duì)齊

ARM(i=8,j=12)//按規(guī)則默認(rèn)對(duì)齊

PC(i=8,j=12)

AAA對(duì)齊方式如下(ARM)

I I I I

I0I I

BBB對(duì)齊方式如下(ARM)

I0 0 0

IIII

I I0 0

通過(guò)#pragma pack可以調(diào)整對(duì)齊字節(jié)數(shù)

#pragma pack(1) //指定Align為 1字節(jié)；

。。。。。。。。。。。。//需要對(duì)齊的結(jié)構(gòu)體

#pragma pack() //恢復(fù)到原先值