C中结构体和字节流的互换及内存对齐

 

mystruct p;
char buff[50];
memcpy(buff,&p,sizeof(p)); //把p的内容以字节形式拷贝到buff中
mystruct* q;
q = (mystruct*)buff; //把buff的内容转换为结构体mystruct

 

或者

（将字节流转化成结构体）

msg_header_t msgRecved;

num = data_recv(fd,(void *)buf,sizeof(msg_header_t));

memcpy(&msgRecved,buf,sizeof(msg_header_t));

 

经常需要在程序中将远程传来的字节流进行结构化，或者将结构化的数据变成字节流传给远程主机。

在C/C++程序中，结构化数据通常用结构体来组织，结构体也能够方便的转换为字节流，因此结构化的数据传输本不该成为问题，

但在VC或GCC的默认设置下编译出的程序，却有一个值得注意的问题——结构体的对齐。    

结构体的对齐是编译器为加快程序运行，在结构体中填入一些空白字节，是的结构体成员按一定规则对齐。

例如结构： 
struct MyStruct 
{     
char a;     
int  b; 
};
   
     按一般计算其类洗过那大小应为5个字节，但在上述编译器默认设置下，使用sizeof计算出的结构体类型大小为8个字节，因为编译器在该结构的第一个成员后填入了3个字节来保持成员的对齐。这样，在序列化字节流的时候就产生了问题，该结构类型的变量指针直接转化成char *或者使用memcpy得出的字节流即为8个字节而非5个字节。一般情况下，传输规约只定义有效字节，因而上述方式产生的字节流中3个字节将不在规约中定义，因此远程主机在解析的时候会产生误解，当然除非远程解析程序采用同样的序列化方式和同样的结构对齐设置，而这在某些情况下难以保证。所以，在结构的序列化过程中，必须仅处理有效字节，使得字节流符合规约定义。
    多余字节的产生原因在于编译器对结构体成员对齐字节数的设置的不同，VC和GCC(MinGW)的默认设置为8字节对齐，所以需要改变其默认的对齐字节数为按单字节对齐，即可以解决上述问题。具体方法是在代码头中加入: 
   #pragma pack(1)即可。
   此后使用sizeof计算出的结构体大小即为各成员大小的总和。这在按既定规约编写网络二进制数据传输程序时需要注意；

 

 

内存对齐的问题:

重要的是，数据是否有拿對。

自然对齐，是变量的内存地址，正好是它类型长度的整数倍；

 

对于结构体，

若采用

 

struct std{

        char data[9];

        int person;

        }__attribute__((aligned (1)));

 

        struct std my_std;

 

        printf("size of my student = %d\n",sizeof(my_std));    ===>结果是16

 

struct std1{

        char data[9];

        int person;

        }__attribute__((packed));

 

        struct std1 my_std1;

 

        printf("size of my student1 = %d\n",sizeof(my_std1));===>结果是13

 

若没有__attribute__((packed))，则按照四字节对齐，

 

举例

std结构体中data 为4字节对齐的字节流数据；

 

int len;

len = *（int *）&data[7];

7非4的整数倍，就会出现拿不到想要的数据问题；

 

data[4] data[5] data[6] data[7] 用上述方法拿到的数据一样。

前面的*（int*） 相当与一个“耦煤器“ ，它不会从地址对齐的当前块跨越到下一块。

 

 

修改成：

char len[4];

memset(len,0,sizeof(len));

memcpy(len,&data[7],sizeof(len));

则能拿到想要的数据；