Question

使用stdint.h库中的uint32_t类型时遇到问题。如果我运行以下代码（在Ubuntu linux 11.10 x86_64，g ++版本4.6.1）：

#include "stdint.h"
#include <iostream>
using std::cout;
typedef struct{
    // api identifier
    uint8_t api_id;

    uint8_t frame_id;
    uint32_t dest_addr_64_h;
    uint32_t dest_addr_64_l;
    uint16_t dest_addr_16;
    uint8_t broadcast_radius;
    uint8_t options;
    // packet fragmentation
    uint16_t order_index;
    uint16_t total_packets;
    uint8_t rf_data[];
} xbee_tx_a;

typedef struct{
    // api identifier
    uint8_t api_id;

    uint8_t frame_id;
    uint16_t dest_addr_64_h;
    uint16_t dest_addr_64_l;
    uint16_t dest_addr_16;
    uint8_t broadcast_radius;
    uint8_t options;
    // packet fragmentation
    uint16_t order_index;
    uint16_t total_packets;
    uint8_t rf_data[];
} xbee_tx_b;


int main(int argc, char**argv){

   xbee_tx_a a;

   cout<<"size of xbee_tx_a "<<sizeof (xbee_tx_a)<<std::endl;
   cout<<"size of xbee_tx_a.api_id "<<sizeof (a.api_id)<<std::endl;
   cout<<"size of xbee_tx_a.frame_id "<<sizeof (a.frame_id)<<std::endl;
   cout<<"size of xbee_tx_a.dest_addr_64_h "<<sizeof (a.dest_addr_64_h)<<std::endl;
   cout<<"size of xbee_tx_a.dest_addr_64_l "<<sizeof (a.dest_addr_64_l)<<std::endl;
   cout<<"size of xbee_tx_a.dest_addr_16 "<<sizeof (a.dest_addr_16)<<std::endl;
   cout<<"size of xbee_tx_a.broadcast_radius "<<sizeof (a.broadcast_radius)<<std::endl;
   cout<<"size of xbee_tx_a.options "<<sizeof (a.options)<<std::endl;
   cout<<"size of xbee_tx_a.order_index "<<sizeof (a.order_index)<<std::endl;
   cout<<"size of xbee_tx_a.total_packets "<<sizeof (a.total_packets)<<std::endl;
   cout<<"size of xbee_tx_a.rf_data "<<sizeof (a.rf_data)<<std::endl;

   cout<<"----------------------------------------------------------\n";

   xbee_tx_b b;
   cout<<"size of xbee_tx_b "<<sizeof (xbee_tx_b)<<std::endl;
   cout<<"size of xbee_tx_b.api_id "<<sizeof (b.api_id)<<std::endl;
   cout<<"size of xbee_tx_b.frame_id "<<sizeof (b.frame_id)<<std::endl;
   cout<<"size of xbee_tx_b.dest_addr_64_h "<<sizeof (b.dest_addr_64_h)<<std::endl;
   cout<<"size of xbee_tx_b.dest_addr_64_l "<<sizeof (b.dest_addr_64_l)<<std::endl;
   cout<<"size of xbee_tx_b.dest_addr_16 "<<sizeof (b.dest_addr_16)<<std::endl;
   cout<<"size of xbee_tx_b.broadcast_radius "<<sizeof (b.broadcast_radius)<<std::endl;
   cout<<"size of xbee_tx_b.options "<<sizeof (b.options)<<std::endl;
   cout<<"size of xbee_tx_b.order_index "<<sizeof (b.order_index)<<std::endl;
   cout<<"size of xbee_tx_b.total_packets "<<sizeof (b.total_packets)<<std::endl;
   cout<<"size of xbee_tx_b.rf_data "<<sizeof (b.rf_data)<<std::endl;
}

然后我得到以下输出：

size of xbee_tx_a 20
size of xbee_tx_a.api_id 1
size of xbee_tx_a.frame_id 1
size of xbee_tx_a.dest_addr_64_h 4
size of xbee_tx_a.dest_addr_64_l 4
size of xbee_tx_a.dest_addr_16 2
size of xbee_tx_a.broadcast_radius 1
size of xbee_tx_a.options 1
size of xbee_tx_a.order_index 2
size of xbee_tx_a.total_packets 2
size of xbee_tx_a.rf_data 0
----------------------------------------------------------
size of xbee_tx_b 14
size of xbee_tx_b.api_id 1
size of xbee_tx_b.frame_id 1
size of xbee_tx_b.dest_addr_64_h 2
size of xbee_tx_b.dest_addr_64_l 2
size of xbee_tx_b.dest_addr_16 2
size of xbee_tx_b.broadcast_radius 1
size of xbee_tx_b.options 1
size of xbee_tx_b.order_index 2
size of xbee_tx_b.total_packets 2
size of xbee_tx_b.rf_data 0

我正在做的是打印出结构的总大小和结构的每个成员的大小。

在xbee_tx_b的情况下，成员的大小加起来为struct的大小（14）

在xbee_tx_a的情况下，成员的大小加起来为18个字节......但结构的大小是20个字节！

xbee_tx_a和xbee_tx_b之间的唯一区别在于dest_addr_64_X成员的类型。它们是xbee_tx_a中的uint32_t和xbee_tx_b中的uint16_t。当我使用uint32_t时，为什么结构的大小大于其成员大小的总和？这2个额外字节来自哪里？

谢谢！

Answer 1

结构被填充为4字节¹的整数倍，因此它们是字对齐的。 http://en.wikipedia.org/wiki/Data_structure_alignment#Data_structure_padding

另见：

¹正如@Mooing Duck所述，这不是总是是真的：

它并不总是4个字节的倍数，它会根据成员的不同而略有不同。另一方面，99％的时间是4字节的倍数。

Answer 2

这是因为对齐。在您的平台上，uint32_t需要4字节对齐。为了实现这一点，dest_addr_64_h必须在它前面有两个填充字节，因为两个uint8_t成员之后的位置是2的倍数但不是4的。

您可以使用宏offsetof（）来确定成员在结构中的确切位置，以确定这是真的。

您可以尝试让编译器将成员组合在一起，也可以重新排列成员，以便不需要填充。

Answer 3

数据类型具有基于平台的不同对齐要求。额外字节用于将结构中的一个成员与特定大小和/或位置对齐。如果您需要更精确的控制，可以使用__attribute__或#pragma pack

指定此对齐方式

Answer 4

您需要向编译器声明打包结构

我相信这适用于GCC

struct test
    {
            unsigned char  field1;
            unsigned short field2;
            unsigned long  field3;
    } __attribute__((__packed__));

在MS中，这将是使用pragma packed

的东西

http://www.cplusplus.com/forum/general/14659/

#pragma pack(push, 1) // exact fit - no padding
struct MyStruct
{
  char b; 
  int a; 
  int array[2];
};
#pragma pack(pop) //back to whatever the previous packing mode was

将结构成员声明为uint32_t时的额外字节数

4 个答案: