Linux实用技巧：如何设置字节对齐？ (linux 设置字节对齐)
在软件开发过程中，字节对齐（byte alignment）是一种十分重要的技术。字节对齐可以提高数据在内存中的存储和访问效率。Linux作为一种广泛使用的操作系统，其内置了一些实用工具和命令行工具，可以非常方便地设置字节对齐。
本文将向您介绍如何使用Linux内置的一些工具来设置字节对齐。
1. C语言中的字节对齐
在C语言中，通过使用特定的编译器选项，可以设置结构体的字节对齐方式。常用的编译器选项如下：
– -fpack-struct：结构体按照紧凑方式进行对齐，即结构体中的成员变量按照声明的顺序依次排列，不进行字节对齐。
– -fno-pack-struct：结构体按照自然对齐方式进行对齐，即结构体中的成员变量按照其数据类型和对齐方式进行对齐，以更大成员变量的大小作为对齐单位。
– -falign-struct：指定结构体的对齐方式。例如，-falign-struct=4表示结构体按照4字节对齐。
2. 使用pragma指令设置字节对齐
除了在编译器选项中设置字节对齐方式外，还可以使用C语言的预编译指令#pragma pack(n)来设置字节对齐。其中，n表示对齐单位的大小，通常是1、2、4、8等。例如：
#pragma pack(1)
struct mystruct {
char c;
int i;
}
上面的代码将结构体mystruct的对齐方式设置为1字节。这意味着它的成员变量c和i将分别占据1字节和4字节，这样总大小为5字节。如果不使用#pragma pack(1)指令，则结构体mystruct按照默认的字节对齐方式进行对齐，此时总大小可能会变为8字节。
3. 使用LD_PRELOAD环境变量设置字节对齐
除了在开发过程中显式地指定字节对齐方式外，有时候我们也需要在运行时设置字节对齐。这时候可以使用LD_PRELOAD环境变量，它可以用于加载一个额外的共享库，该库会覆盖其他的同名库。
我们可以使用一个名为libpalign.so的共享库来设置字节对齐方式。该库的源代码如下：
#include
#include
typedef void *(*malloc_t)(size_t);
void *malloc(size_t size) {
static malloc_t real_malloc = NULL;
if (real_malloc == NULL) real_malloc = (malloc_t) dlsym(RTLD_NEXT, “malloc”);
if (size % 4 != 0) size += (4 – size % 4);
void *p = real_malloc(size);
printf(“Allocated %lu bytes (aligned)\n”, size);
return p;
}
上面的代码将malloc函数进行了包装。它会在调用原始的malloc函数之前，将size参数向上取整，使得它能够被4整除，然后输出一条调试信息。这样就达到了将分配的内存按照4字节对齐的效果。
我们可以通过以下命令编译该共享库，并设置LD_PRELOAD环境变量来加载该库：
$ gcc -Wall -fPIC -shared -o libpalign.so palign.c
$ LD_PRELOAD=./libpalign.so ./myprogram
4. 使用memalign函数设置字节对齐
我们来介绍一种在Linux中设置字节对齐的方法——使用memalign函数。该函数用于按照指定的字节对齐方式分配内存。该函数的原型如下：
void *memalign(size_t alignment, size_t size);
其中，alignment参数表示期望的对齐方式，通常是2的幂次方（例如，2、4、8、16、32等），size参数表示需要分配的内存大小。该函数成功时返回指向分配内存的指针，失败时返回NULL。
例如，下面的代码将分配一块100字节大小的内存，并将其按照4字节对齐：
void *p = memalign(4, 100);
除了memalign函数外，Linux还提供了posix_memalign、aligned_alloc等函数，它们也可以用于设置字节对齐方式。
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__attrubte__ ((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。
#define __u8 unsigned char
#define __u16 unsigned short
/* __attribute__ ((packed)) 的位置约束是放于声明的尾部“；”之前 */
struct str_struct{
__u8 a;
__u8 b;
__u8 c;
__u16 d;
} __attribute__ ((packed));
/* 当用到typedef时，要特别注意__attribute__ ((packed))放置的位置扮唯，相当于：
* typedef struct str_stuct str;
* 而struct str_struct 就是上面的那个结构。禅迟
*/
typedef struct {
__u8 a;
__u8 b;
__u8 c;
__u16 d;
} __attribute__ ((packed)) str;
/* 在下面这个typedef结构中，__attribute__ ((packed))放在结构名str_temp之后，其作用是被忽厅袭培略的，注意与结构str的区别。*/
typedef struct {
__u8 a;
__u8 b;
__u8 c;
__u16 d;
}str_temp __attribute__ ((packed));
typedef struct {
__u8 a;
__u8 b;
__u8 c;
__u16 d;
}str_nopacked;
int main(void)
{
printf(“sizeof str_struct = %d/n”, sizeof(struct str_struct));
printf(“sizeof str= %d/n”, sizeof(str));
printf(“sizeof str_temp = %d/n”, sizeof(str_temp));
printf(“sizeof str_nopacked = %d/n”, sizeof(str_nopacked));
return 0;
}
编译运行:
# ./packedtest
sizeof str_struct = 5
sizeof str= 5
sizeof str_temp = 6
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