C/C++编程： attribute((aligned(n)))、attribute((packed))、__alignof

╰+哭是因爲堅強的太久メ 2022-12-29 07:00 193阅读 0赞

`__attribute__`是`GUN C`中极具特设的一大机制，可以用来设置

> 函数属性(Function Attribute)  
> 变量属性(Variable Attribute)  
> 类型属性(Type Attribute)

这里我们主要阐述用\_\_attribute\_\_((aligned(n)))和\_\_attribute\_\_((packed))两个指令对结构体进行属性设置

# `__attribute__`与结构体 #

## 理论 ##

__attribute__((aligned(n)))   //采用n字节对齐
    __attribute__((packed))       //采用1字节对齐

*  `__attribute__((aligned(n)))`中，n的有效参数为2的幂值，32位最大为`2 ^ 32`,64位为`2 ^ 64`，这个时候编译器会将**让n与默认的对齐字节数进行比较，取较大值为对齐字节数**，**与\#pragma pack(n)恰好相反。**  
    \*`__attribute__((packed))`则为**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，也就是采用1字节对齐。**

在结构体类型中的使用方法如下：

/*定义结构体时不对类型重命名*/
    struct mystruct
    {
        
        /*成员变量定义*/
    }__attribute__() /*(可同时在这定义变量)*/;
    
    struct __attribute__() mystruct
    {
        
        /*成员变量定义*/
    }/*(可同时在这定义变量)*/;
    
    /*定义结构体同时对类型进行重命名*/
    typedef struct mystruct
    {
        
        /*成员变量定义*/
    }__attribute__() MS;
    
    typedef struct __attribute__() mystruct
    {
        
        /*成员变量定义*/
    }MS;

注意：

> 在64位操作系统64位编译器的环境下，当n ≥ 8时，内存对齐的字节数是n，不然为8  
> 在32位操作系统32位编译器的环境下，当n ≥ 4时，内存对齐的字节数是n，不然为4

## 实践 ##

#include <stdio.h>
    
    typedef struct mystruct1
    {
                    //in64_64     in32_32
        int a;   //(4 + 4)        4
        double b;// 8             8
        char c;  //(1 + 15)     (1 + 3)
    }__attribute__((aligned(16))) AMS1;//in 64_64:32; in 32_32:16
    
    
    typedef struct __attribute__((aligned(16))) mystruct2
    {
                    //in64_64     in32_32
        int a;   //(4 + 4)        4
        double b;// 8             8
        char c;  //(1 + 15)     (1 + 3)
    }AMS2;      //in 64_64:32; in 32_32:16
    
    struct mystruct3
    {
        
        int a;   // 4 + 4
        double b; //8
        char c;   // 1+15
    }__attribute__((aligned(16))) test3;
    
    struct __attribute__((aligned(16))) mystruct4
    {
        
        int a;     // 4 + 4
        double b;  // 8
        char c;    // 1 + 16
    }test4;
    
    typedef struct mystruct5
    {
        
        int a;   //4
        double b;//8
        char c;  //1
    }__attribute__((packed)) PMS5;//in 64_64:13; in 32_32:13
    
    typedef struct mystruct6
    {
                    //in64_64     in32_32
        int a;   //(4 + 4)        4
        double b;// 8             8
        char c;  //(1 + 7)     (1 + 3)
    }__attribute__((aligned(8))) A8MS6;//in 64_64:24; in 32_32:16
    
    typedef struct mystruct7
    {
                    //in64_64     in32_32
        int a;   //(4 + 4)        4
        double b;// 8             8
        char c;  //(1 + 7)     (1 + 3)
    }__attribute__((aligned(2))) A2MS7;//in 64_64:24; in 32_32:16
    
    typedef struct mystruct8
    {
                    //in64_64      in32_32
        int a;   //(4 + 4)        4
        double b;// 8             8
        char c;  //(1 + 15)     (1 + 19)
    }__attribute__((aligned(32))) A32MS8;//in 64_64:32; in 32_32:32
    
    
    int main(void)
    {
        
        AMS1 test1;
        AMS2 test2;
        printf("sizeof(test1)    = %d\n", (int)sizeof(test1));
        printf("sizeof(test2)    = %d\n", (int)sizeof(test2));
        printf("sizeof(test3)    = %d\n", (int)sizeof(test3));
        printf("sizeof(test4)    = %d\n", (int)sizeof(test4));
        printf("sizeof(PMS5)     = %d\n", (int)sizeof(PMS5));
        printf("sizeof(A8MS6)    = %d\n", (int)sizeof(A8MS6));
        printf("sizeof(A2MS7)    = %d\n", (int)sizeof(A2MS7));
        printf("sizeof(A32MS8)   = %d\n", (int)sizeof(A32MS8));
        return 0;
    }

#include <stdio.h>
    typedef struct struct_test1
    {
        
        int a;   // 4 
        double b;  // 8
    }ST1;
    int main(void)
    {
        
        printf("__alignof(char ) = %d\n", __alignof(char ));  //1
        printf("__alignof(short ) = %d\n", __alignof(short ));  //2
        printf("__alignof(int ) = %d\n", __alignof(int ));  //4
        printf("__alignof(long ) = %d\n", __alignof(long ));  //8
        printf("__alignof(long long) = %d\n", __alignof(long long )); //8
        printf("__alignof(float ) = %d\n", __alignof(float ));  // 4
        printf("__alignof(double ) = %d\n", __alignof(double )); //8
        printf("__alignof(ST1 ) = %d\n", __alignof(ST1 )); //8  ???????
    
        return 0;
    }

\_\_alignof操作返回数据类型或者指定数据项的分界对齐。实际上的数据对齐根据硬件系统不同而不同，因为该需求是由机器设置的

# `__attribute__`与变量 #

C/C++中长度为n字节的基本数据类型的变量在编译时会被编译器默认分配到n字节对齐的内存上。例如，int的长度是4字节，所以int类型变量将被分配到4字节对齐的地址上。我们也可以通过`__attribute__((aligned(n)))`来改变这种默认状态。

int a __attribute__ ((aligned (16))) = 0;

这样就把a分配到了16字节对齐的地址上。

# `__attribute__`与函数 #

和改变变量的默认对齐状态一样，也可以通过\_\_attribute\_\_((aligned(n)))来改变函数的自然对齐状态。

void __attribute__ ((aligned (64))) func(void)
    {
        
        /*功能实现代码*/
    }