Question

我有嵌入式设备连接到PC 以及一些具有许多字段和自定义类型FixedPoint_t数组的大结构S. FixedPoint_t是一个模板化的POD类，只有一个数据成员，大小从char到long不等，具体取决于模板参数。无论如何，它通过了static_assert((std::is_pod<FixedPoint_t<0,8,8> >::value == true),"");

如果这个大结构在嵌入式系统和控制PC上具有兼容的内存表示，那将是一件好事。这允许将通信协议显着简化为诸如“设置具有偏移N到值V的字/字节”的命令。假设两个平台上的endianess都是相同的。

我在这里看到3个解决方案：

使用双面打包的#pragma。但是当我将属性（（压缩））添加到struct S声明时，我收到了警告 警告：由于解压缩的非POD字段而忽略压缩属性。 这是因为FixedPoint_t未声明为压缩。我不希望将它声明为打包，因为这种类型在整个程序中被广泛使用并且打包会导致性能下降。
进行正确的结构序列化。这是不可接受的，因为代码膨胀，额外的RAM使用...协议将更复杂，因为我需要随机访问结构。现在我觉得这不是一个选择。
手动控制填充。我可以添加一些字段，重新排序其他字段...只是在两个平台上都没有填充。这将使我满意。但是我需要一个很好的方法来编写一个测试，告诉我填充是否存在。我可以将sizeof（）的每个字段的总和与sizeof（struct）进行比较。我可以在两个平台上比较offsetof（）每个struct字段。两种变体都很丑陋......

你推荐什么？特别是我对测试中的手动填充控制和自动填充检测感兴趣。

编辑：在两个平台上比较sizeof（big struct）来检测布局兼容性（假设endianess相等）是否足够？我认为如果填充不同，大小应该不匹配。

EDIT2：

//this struct should have padding on 32bit machine
//and has no padding on 8bit
typedef struct
{
    uint8_t f8;
    uint32_t f32;
    uint8_t arr[5];
} serialize_me_t;

//count of members in struct
#define SERTABLE_LEN    3 

//one table entry for each serialize_me_t data member
static const struct {
    size_t width;
    size_t offset;
//    size_t cnt;  //why we need cnt?
} ser_des_table[SERTABLE_LEN] =
    {
        { sizeof(serialize_me_t::f8), offsetof(serialize_me_t, f8)},
        { sizeof(serialize_me_t::f32), offsetof(serialize_me_t, f32)},
        { sizeof(serialize_me_t::arr), offsetof(serialize_me_t, arr)},
    };

void serialize(void* serialize_me_ptr, char* buf)
{
    const char* struct_ptr = (const char*)serialize_me_ptr;
    for(int i=0; i<SERTABLE_LEN; I++)
    {   
        struct_ptr += ser_des_table[i].offset;
        memcpy(buf, struct_ptr, ser_des_table[i].width );        
        buf += ser_des_table[i].width;
    }
}

Answer 1

我强烈建议使用选项2：

您将保留以备将来的更改（新的PCD / ABI，编译器，平台等）
如果仔细考虑，可以将代码膨胀保持在最低限度。每个方向只需要一个功能。
您可以自动创建所需的表/代码（半）（我使用Python）。这样双方都会保持同步。
无论如何，你肯定应该为数据添加一个CRC。由于您可能不希望在rx / tx-interrupt中计算此值，因此无论如何都必须提供数组。
直接使用结构很快就会成为维护的噩梦。更糟糕的是，如果其他人必须跟踪此代码。
协议等往往会被重用。如果它是一个具有不同endianess的平台，那么另一种方法就会爆炸。

要创建数据结构和ser / des表，可以使用offsetof来获取结构中每种类型的偏移量。如果该表是包含文件，则可以在双方使用它。你甚至可以创建结构和表格，例如通过Python脚本。将其添加到构建过程可确保它始终是最新的，并且您可以避免其他类型化。

例如（在C中，只是为了得到想法）：

// protocol.inc

typedef struct {
    uint32_t i;
    uint 16_t s[5];
    uint32_t j;
} ProtocolType;

static const struct {
    size_t width;
    size_t offset;
    size_t cnt;
} ser_des_table[] = {
    { sizeof(ProtocolType.i), offsetof(ProtocolType.i), 1 },
    { sizeof(ProtocolType.s[0]), offsetof(ProtocolType.s), 5 },
    ...
};

如果没有自动创建，我会使用宏来生成数据。可能包括两次文件：一个用于生成结构定义，另一个用于表。这可以通过重新定义中间的宏来实现。

你应该关心有符号整数和浮点数的表示（实现定义，浮点数可能是标准提出的IEEE754）。

作为width字段的替代，您可以使用＆＃34;类型＆＃34;代码（例如char映射到实现定义的类型。这样你可以添加相同宽度但不同编码的自定义类型（例如uint32_t和IEEE754 - float）。这将完全抽象出来来自物理机器的网络协议编码（最佳解决方案）。注意注意阻碍您使用不会使代码复杂化的常见编码（字面意思）。

C ++。不同平台上的结构填充/对齐以及布局兼容性的自动检查

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