搞不清__attribute__((aligned(n)))与__attribute__((packed))

正文

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大家好，我是bug菌~

前段时间分享了一篇手动对齐方式设置的文章<Keil中三种手动结构体对齐方式，别用错了～>,然后有朋友私信我问到，为什么使用__attribute__((aligned(1)))进行属性声明的结构体大小不能达到__attribute__((packed))的效果，然后跟他聊了小一会，那么今天就以此文再总结总结。

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默认对齐

其实所谓的对齐，主要是包括两个内容，数据地址的对齐与数据结构的填充，数据地址的对齐主要是方便CPU的访问，然而为了完成数据地址对齐，对于结构体数据需要插入一些无意义的数据，我们也叫数据填充。

在没有手动指定对齐方式的时候，编译器通常会进行默认自动对齐，像STM32默认采用的是自然对齐方式。在自然对齐方式下，数据类型的起始地址必须是其大小的整数倍。例如，一个四字节（32位）的整数必须从一个地址处开始，这个地址是4的倍数，都是为了提高内存访问效率。在许多存储器系统中，以4字节为单位进行访问速度更快，因为它与内存总线的宽度相匹配。这样可以减少读取和写入操作的次数，提高数据传输速率，从而提高系统性能。

2

对比

__attribute__((aligned(n))其实有很多种用法，而且其放在什么位置修饰什么内容也会产生不同的效果，最常用的就是直接修饰变量，使得变量的地址对齐到设置的对齐个数上来。

比如:

    typedef  struct  _tag_Test1 
    {
        uint8_t  member1;
        uint32_t member2;
        uint8_t  member3;
    }__attribute__((aligned(16))) sTest1 ;

    Size = sizeof(sTest1);


此时aligned修饰的是结构体类型，此时在32位系统中16字节对齐，此时该结构体占用16个字节。

然后我们来看如下位置:

    typedef  struct  _tag_Test1 
    {
        uint8_t  member1;
        uint32_t member2;
        uint8_t  member3;
    } sTest1 __attribute__((aligned(16)));

    static sTest1 test;

    Size = sizeof(sTest1);

此时aligned修饰的是具体的变量，并不会改变结构体的内部成员的对齐方式，仅仅只是改变结构体所定义的变量地址对齐方式。

而且使用__attribute__((aligned(n))进行对齐声明，编译器通常会将所声明的对齐方式n与编译器默认的对齐方式进行比较，取最大值来进行对齐处理，所以这就是很多朋友常提到的，__attribute__((aligned(n))在对结构体进行修饰的时候结构体大小只会大不会小。

然而__attribute__((packed))所表述的含义则不同了，它则是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，也就是常说的采用1字节对齐的一种紧凑的对齐方式。

所以__attribute__((aligned(1))和__attribute__((packed))会得到不同的效果，__attribute__((aligned(1))通常会采用系统默认的对齐方式，而__attribute__((packed))则会采用紧凑的1字节对齐方式。

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注意

__attribute__((packed))会让结构体以紧凑的方式进行排列，同样  #pragma pack (1)也会起到相同的效果，而__attribute__((aligned(n))) 实际上只影响紧随其后的变量或者结构体的对齐方式，而不会影响结构体内其他成员的对齐方式，当然编译器将会调整结构体的对齐方式，从而可能在结构体内部添加填充字节，以满足字节对齐的要求。

即使在结构体中某个成员使用了 __attribute__((aligned(n)))，其他成员的对齐方式仍然由编译器的默认规则决定。

当然如果真的有需要对结构体内部程序进行指定地址对齐，可以使用如下操作，给内部成员对齐单独指定。

    typedef  struct _tag_Test1 
    {
        uint8_t member1;
        uint16_t  __attribute__((aligned(8))) member2;

    }sTest1 ;


那么此时member2地址会落在8字节地址对齐处，member1到member2之间的多余内存会被填充，结构体大小也会发生变化。

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，一定记得点个赞~