__attribute__ ((packed)) 的作用 用法

詳細英文解釋 http://www.unixwiz.net/techtips/gnu-c-attributes.html

為了編寫可以在不同平台之間可移植的資料項目的資料結構，除了規定特定的位元組序以外，還應該始終強制資料項目的自然對齊。 
自然對齊（Natural Alignment）是指在資料項目大小的整數倍（例如，8位元組資料項目存入8的整數倍的地址）的地址處儲存資料項目。 
強制自然對齊可以防止編譯器移動資料結構的欄位，你應該使用填充符（filer）欄位來避免在資料結構中留下空洞。

編譯器本身可能會往結構體中插入填充資料，以確保每個欄位的對齊可以在目標處理器上取得好的效能。 
如果正在定義一個和裝置要求的結構體相匹配的結構體，這種自動填滿會破壞你的意圖。解決的辦法是告訴編譯器結構體必須是“填滿的”，不能添加填充符。 
就是在結構體聲明的地方加上__attribute__((packed))，例如： 

struct {     u16 id;     u64 lun;     u16 reserved1;     u32 reserved2; } __attribute__ ((packed)) scsi;

如果沒有__attribute__((packed))，lun欄位前面會被插入兩個填充位元組，按4位元組對齊。

1. __attribute__ ((packed)) 的作用就是告訴編譯器取消結構在編譯過程中的最佳化對齊,按照實際佔用位元組數進行對齊，是GCC特有的文法。這個功能是跟作業系統沒關係，跟編譯器有關，gcc編譯器不是緊湊模式的，我在windows下，用vc的編譯器也不是緊湊的，用tc的編譯器就是緊湊的。例如：

在TC下：struct my{ char ch; int a;} sizeof(int)=2;sizeof(my)=3;（緊湊模式）

在GCC下：struct my{ char ch; int a;} sizeof(int)=4;sizeof(my)=8;（非緊湊模式）

在GCC下：struct my{ char ch; int a;}__attrubte__ ((packed)) sizeof(int)=4;sizeof(my)=5

2. __attribute__關鍵字主要是用來在函數或資料聲明中設定其屬性。給函數賦給屬性的主要目的在於讓編譯器進行最佳化。函式宣告中的__attribute__((noreturn))，就是告訴編譯器這個函數不會返回給調用者，以便編譯器在最佳化時去掉不必要的函數傳回碼。

GNU C的一大特色就是__attribute__機制。__attribute__可以設定函數屬性（Function Attribute）、變數屬性（Variable Attribute）和類型屬性（Type Attribute）。

__attribute__書寫特徵是：__attribute__前後都有兩個底線，並且後面會緊跟一對括弧，括弧裡面是相應的__attribute__參數。

__attribute__文法格式為：

__attribute__ ((attribute-list))

其位置約束：放於聲明的尾部“；”之前。

函數屬性（Function Attribute）：函數屬性可以協助開發人員把一些特性添加到函式宣告中，從而可以使編譯器在錯誤檢查方面的功能更強大。__attribute__機制也很容易同非GNU應用程式做到相容之功效。

GNU CC需要使用 –Wall編譯器來擊活該功能，這是控制警告資訊的一個很好的方式。

packed屬性：使用該屬性可以使得變數或者結構體成員使用最小的對齊，即對變數是一位元組對齊，對域（field）是位對齊。

如果你看過GPSR協議在TinyOS中的實現，你一定會注意到下面的語句：
typedef struct {
    double x;
    double y;
} __attribute__((packed)) position_t;

開始我們還可以理解，不久是定義一個結構體嘛。不過看到後面的語句，你可能就會一頭霧水了，’ __attribute__((packed))’是什麼東西。有什麼作用。一連串的疑問馬上就會從你腦袋裡冒出來。雖然這個對理解整個程式沒有什麼影響，但我不想讓這些疑問一直呆在我的腦子裡，負擔太重。省得以後念念不忘，而且也許有一天可以用的上呢。搞清楚這個問題吧。

GNU C的一大特色（卻不被初學者所知）就是__attribute__機制。__attribute__可以設定函數屬性（Function Attribute）、變數屬性（Variable Attribute）和類型屬性（Type Attribute）。
__attribute__文法格式為：
__attribute__ ((attribute-list))

其位置約束為：放於聲明的尾部“；”之前。

packed是類型屬性（Type Attribute）的一個參數，使用packed可以減小對象佔用的空間。需要注意的是，attribute屬性的效力與你的連接器也有關，如果你的連接器最大隻支援16位元組對齊，那麼你此時定義32位元組對齊也是無濟於事的。

使用該屬性對struct或者union類型進行定義，設定其類型的每一個變數的記憶體約束。當用在enum類型定義時，暗示了應該使用最小完整的類型（it indicates that the smallest integral type should be used）。

下面的例子中，my-packed-struct類型的變數數組中的值會緊湊在一起，但內部的成員變數s不會被“pack”，如果希望內部的成員變數也被packed的話，my-unpacked-struct也需要使用packed進行相應的約束。
struct my_unpacked_struct
{
     char c;
     int i;
};
         
struct my_packed_struct
{
     char c;
     int i;
     struct my_unpacked_struct s;
}__attribute__ ((__packed__));

 

 

在每個系統上看下這個結構體的長度吧。
    記憶體對齊，往往是由編譯器來做的，如果你使用的是gcc，可以在定義變數時，添加__attribute__，來決定是否使用記憶體對齊，或是記憶體對齊到幾個位元組，以上面的結構體為例：
 1)到4位元組，同樣可指定對齊到8位元組。
struct student
{
    char name[7];
    uint32_t id;
    char subject[5];
} __attribute__ ((aligned(4))); 

2)不對齊，結構體的長度，就是各個變數長度的和
struct student
{
    char name[7];
    uint32_t id;
    char subject[5];
} __attribute__ ((packed));

 

 

 

 

  跨平台時基於資料結構的網路通訊     網路通訊通常分為基於資料結構的和基於流的。HTTP協議就是後者的一個例子。
    有時為了提高程式的處理速度和資料處理的方便，會使用基於資料結構的通訊（不需要對流進行解析）。但是，當需要在多平台間進行通訊時，基於資料結構的通訊，往往要十分注意以下幾個方面：
[1] 位元組序
[2] 變數長度
[3] 記憶體對齊
    在常見的系統架構中（Linux X86，Windows），非單位元組長度的變數類型，都是低位元組在前，而在某些特定系統中，如Soalris Sparc平台，高位元組在前。如果在發送資料前不進行處理，那麼由Linux X86發向Soalris Sparc平台的資料值，勢必會有極大的偏差，進而程式運行過程中無法出現預計的正常結果，更嚴重時，會導致段錯誤。
    對於此種情況，我們往往使用同一的位元組序。在系統中，有ntohXXX(), htonXXX()等函數，負責將資料在網路位元組序和本地位元組序之間轉換。雖然每種系統的本地位元組序不同，但是對於所有系統來說，網路位元組序是固定的-----高位元組在前。所以，可以以網路位元組序為通訊的標準，發送前，資料都轉換為網路位元組序。
    轉換的過程，也建議使用ntohXXX(), htonXXX()等標準函數，這樣代碼可以輕鬆地在各平台間進行移植（像通訊這種很少依賴系統API的代碼，做成通用版本是不錯的選擇）。

    變數的長度，在不同的系統之間會有差別，如同是Linux2.6.18的平台，在64位系統中，指標的長度為8個位元組，而在32位系統中，指標又是4個位元組的長度---此處只是舉個例子，很少有人會將指標作為資料發送出去。下面是我整理的在64位Linux系統和32位Linux系統中，幾種常見C語言變數的長度：
                short    int    long    long long    ptr    time_t
32位           2         4       4             8               4        4
64位           2         4       8             8               8        8
    在定義通訊用的結構體時，應該考慮使用定常的資料類型，如uint32_t，4位元組的固定長度，並且這屬於標準C庫(C99)，在各系統中都可使用。

    記憶體對齊的問題，也與系統是64位還是32位有關。如果你手頭有32位和64位系統，不妨寫個簡單的程式測試一下，你就會看到同一個結構體，即便使用了定常的資料類型，在不同系統中的大小是不同的。對齊往往是以4位元組或8位元組為準的，只要你寫的測試程式，變數所佔空間沒有對齊到4或8的倍數即可，舉個簡單的測試用的結構體的例子吧：
struct student
{
    char name[7];
    uint32_t id;
    char subject[5];
};
    在每個系統上看下這個結構體的長度吧。
    記憶體對齊，往往是由編譯器來做的，如果你使用的是gcc，可以在定義變數時，添加__attribute__，來決定是否使用記憶體對齊，或是記憶體對齊到幾個位元組，以上面的結構體為例：
 1)到4位元組，同樣可指定對齊到8位元組。
struct student
{
    char name[7];
    uint32_t id;
    char subject[5];
} __attribute__ ((aligned(4))); 

2)不對齊，結構體的長度，就是各個變數長度的和
struct student
{
    char name[7];
    uint32_t id;
    char subject[5];
} __attribute__ ((packed));