attribute((packed))详解跨平台时基于数据结构的网络通信

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我是靠谱客的博主高高雪碧，最近开发中收集的这篇文章主要介绍__attribute__((packed))详解跨平台时基于数据结构的网络通信，觉得挺不错的，现在分享给大家，希望可以做个参考。

概述

attribute((packed))详解

标签： it

分类： linux程序

1. __attribute__ ((packed)) 的作用就是告诉编译器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，是GCC特有的语法。这个功能是跟操作系统没关系，跟编译器有关，gcc编译器不是紧凑模式的，我在windows下，用vc的编译器也不是紧凑的，用tc的编译器就是紧凑的。例如：

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

在GCC下：struct my{ char ch; int a;} sizeof(int)=4;sizeof(my)=8;（非紧凑模式）

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

2. __attribute__关键字主要是用来在函数或数据声明中设置其属性。给函数赋给属性的主要目的在于让编译器进行优化。函数声明中的__attribute__((noreturn))，就是告诉编译器这个函数不会返回给调用者，以便编译器在优化时去掉不必要的函数返回代码。

GNU C的一大特色就是__attribute__机制。__attribute__可以设置函数属性（Function Attribute）、变量属性（Variable Attribute）和类型属性（Type Attribute）。

__attribute__书写特征是：__attribute__前后都有两个下划线，并且后面会紧跟一对括弧，括弧里面是相应的__attribute__参数。

__attribute__语法格式为：

__attribute__ ((attribute-list))

其位置约束：放于声明的尾部“；”之前。

函数属性（Function Attribute）：函数属性可以帮助开发者把一些特性添加到函数声明中，从而可以使编译器在错误检查方面的功能更强大。__attribute__机制也很容易同非GNU应用程序做到兼容之功效。

GNU CC需要使用 –Wall编译器来击活该功能，这是控制警告信息的一个很好的方式。

packed属性：使用该属性可以使得变量或者结构体成员使用最小的对齐方式，即对变量是一字节对齐，对域（field）是位对齐。

如果你看过GPSR协议在TinyOS中的实现，你一定会注意到下面的语句：
typedef struct {
double x;
double y;
} __attribute__((packed)) position_t;

开始我们还可以理解，不久是定义一个结构体嘛！不过看到后面的语句，你可能就会一头雾水了，’ __attribute__((packed))’是什么东西？有什么作用？一连串的疑问马上就会从你脑袋里冒出来。虽然这个对理解整个程序没有什么影响，但我不想让这些疑问一直呆在我的脑子里，负担太重。省得以后念念不忘，而且也许有一天可以用的上呢。搞清楚这个问题吧！

GNU C的一大特色（却不被初学者所知）就是__attribute__机制。__attribute__可以设置函数属性（Function Attribute）、变量属性（Variable Attribute）和类型属性（Type Attribute）。
__attribute__语法格式为：
__attribute__ ((attribute-list))

其位置约束为：放于声明的尾部“；”之前。

packed是类型属性（Type Attribute）的一个参数，使用packed可以减小对象占用的空间。需要注意的是，attribute属性的效力与你的连接器也有关，如果你的连接器最大只支持16字节对齐，那么你此时定义32字节对齐也是无济于事的。

使用该属性对struct或者union类型进行定义，设定其类型的每一个变量的内存约束。当用在enum类型定义时，暗示了应该使用最小完整的类型（it indicates that the smallest integral type should be used）。

下面的例子中，my-packed-struct类型的变量数组中的值会紧凑在一起，但内部的成员变量s不会被“pack”，如果希望内部的成员变量也被packed的话，my-unpacked-struct也需要使用packed进行相应的约束。
struct my_unpacked_struct
{
     char c;
     int i;
};

struct my_packed_struct
{
     char c;
     int i;
     struct my_unpacked_struct s;
}__attribute__ ((__packed__));

在每个系统上看下这个结构体的长度吧。
    内存对齐，往往是由编译器来做的，如果你使用的是gcc，可以在定义变量时，添加__attribute__，来决定是否使用内存对齐，或是内存对齐到几个字节，以上面的结构体为例：
1)到4字节，同样可指定对齐到8字节。
struct student
{
    char name[7];
    uint32_t id;
    char subject[5];
} __attribute__ ((aligned(4)));

2)不对齐，结构体的长度，就是各个变量长度的和
struct student
{
    char name[7];
    uint32_t id;
    char subject[5];
} __attribute__ ((packed));

跨平台时基于数据结构的网络通信

    网络通信通常分为基于数据结构的和基于流的。HTTP协议就是后者的一个例子。
    有时为了提高程序的处理速度和数据处理的方便，会使用基于数据结构的通信（不需要对流进行解析）。但是，当需要在多平台间进行通信时，基于数据结构的通信，往往要十分注意以下几个方面：
[1] 字节序
[2] 变量长度
[3] 内存对齐
    在常见的系统架构中（Linux X86，Windows），非单字节长度的变量类型，都是低字节在前，而在某些特定系统中，如Soalris Sparc平台，高字节在前。如果在发送数据前不进行处理，那么由Linux X86发向Soalris Sparc平台的数据值，势必会有极大的偏差，进而程序运行过程中无法出现预计的正常结果，更严重时，会导致段错误。
    对于此种情况，我们往往使用同一的字节序。在系统中，有ntohXXX(), htonXXX()等函数，负责将数据在网络字节序和本地字节序之间转换。虽然每种系统的本地字节序不同，但是对于所有系统来说，网络字节序是固定的-----高字节在前。所以，可以以网络字节序为通信的标准，发送前，数据都转换为网络字节序。
    转换的过程，也建议使用ntohXXX(), htonXXX()等标准函数，这样代码可以轻松地在各平台间进行移植（像通信这种很少依赖系统API的代码，做成通用版本是不错的选择）。

    变量的长度，在不同的系统之间会有差别，如同是Linux2.6.18的平台，在64位系统中，指针的长度为8个字节，而在32位系统中，指针又是4个字节的长度---此处只是举个例子，很少有人会将指针作为数据发送出去。下面是我整理的在64位Linux系统和32位Linux系统中，几种常见C语言变量的长度：
                short    int    long    long long    ptr    time_t
32位           2         4       4             8               4        4
64位           2         4       8             8               8        8
    在定义通信用的结构体时，应该考虑使用定常的数据类型，如uint32_t，4字节的固定长度，并且这属于标准C库(C99)，在各系统中都可使用。

    内存对齐的问题，也与系统是64位还是32位有关。如果你手头有32位和64位系统，不妨写个简单的程序测试一下，你就会看到同一个结构体，即便使用了定常的数据类型，在不同系统中的大小是不同的。对齐往往是以4字节或8字节为准的，只要你写的测试程序，变量所占空间没有对齐到4或8的倍数即可，举个简单的测试用的结构体的例子吧：
struct student
{
    char name[7];
    uint32_t id;
    char subject[5];
};
    在每个系统上看下这个结构体的长度吧。
    内存对齐，往往是由编译器来做的，如果你使用的是gcc，可以在定义变量时，添加__attribute__，来决定是否使用内存对齐，或是内存对齐到几个字节，以上面的结构体为例：
1)到4字节，同样可指定对齐到8字节。
struct student
{
    char name[7];
    uint32_t id;
    char subject[5];
} __attribute__ ((aligned(4)));

2)不对齐，结构体的长度，就是各个变量长度的和
struct student
{
    char name[7];
    uint32_t id;
    char subject[5];
} __attribute__ ((packed));