32位嵌入式系统的字节对齐的概念

  这几天用2440读写SD卡（FAT32文件系统），定义了个文件信息的数据结构里边数据类型有unsigned char, unsigned int, unsigned long几种，在从SD卡上读取数据的时候，直接将结构体对象的引用传入读取数据的函数时，发现结构体的数据并不是按照想象的一样。分析原因是32为嵌入式字节对齐出了问题。现将相关的资料总结一下：

     首先，声明几个概念：

(1)、对象：在C语言中使用结构体类型、共同体类型、或内部基本类型所定义的变量或常量，就称为对象。对象占据了一块实际的存储器空间，这块空间有固定的起始地址和字节数。

(2)、引用：使用对象有两种方法：“对象名”和“引用”。当你在源代码中定义一个对象时，编译器就会为它分配一块存储器，此时，我们就可以使用“对象名”来操作该对象。但是对于程序运行时动态分配的某一块存储器空间（对象），就没法使用“对象名”了，而只能使用“引用”。所以，“引用”就是指向特定类型的对象的指针。  

    在32位嵌入式系统中，单字节对象是1字节对齐的；双字节对象是2字节对齐的；四字节对象是4字节对齐的；其它结构体或共同体对象是8字节对齐的。也就是说：

    (1)在定义一个单字节对象时，该对象的起始地址可以是任何整数；

    (2)定义一个双字节对象时，该对象的起始地址必定是2的倍数的整数；

    (3)定义一个四字节对象时，该对象的起始地址必定是4的倍数的整数；

    (4)定义一个结构体或共同体对象时，该对象的起始地址必定是8的倍数的整数。

    以上说的对象包括“结构体或共同体对象的成员对象”。

字节对齐的故障只能出现在“引用”的使用过程中。当使用“对象名”来操作对象时，根本不用担心字节对齐问题。

   在ADS环境下，有“ALIGN” 、“__align(x)” 、“__packed”关键字用于字节对齐处理。ALIGN用于汇编语言，__align(x)用于C语言，__packed用于放弃字节对齐。

    单字节对齐类型的引用可以操作任何对象，双字节对齐类型的引用可以操作双字节、四字节、八字节对齐的对象，…………。只有遵守这个规则，程序才可能是健壮的。

    如果我们想使用双字节对齐类型的引用来操作单字节对齐对象，那么你在定义该引用时必须使用__packed关键字！

评论

1 楼 agurick 2009-04-05  

在这种系统上，无论是全局变量，局部变量，还是堆上申请的内存基本都会保证字节对齐要求。我的经验有两点，1 定义结构体时，按照字段长度，从大到小安排，不要一个长一个短的定义。2.用指针乱指到一块内存中间，再做强制转换，多半程序因为字节对齐挂都是因为这种情况。