有没有办法控制C++中结构成员(包括位字段）之间的填充

Is there any way to control the padding between struct members (incl. bit field) in C++?

本文关键字：字段 包括位 之间 填充 成员 控制 C++ 结构 有没有      更新时间：2023-10-16

我正在解析网络数据流，我想知道是否有任何方法可以将数据流直接映射到数据结构。

例如，我想定义 RTP 协议的数据结构，如下所示。

class RTPHeader
{
   int version:2; // The first two bits is version.
   int P:1;  // The next bits is an field P.
   int X:1;
   int CC:4;
   int M:1;
   int PT:7;
   int sequenceNumber;
   int64 timestamp;
   .....
};

并以这种方式使用它。

RTPHeader header;
memcpy(&header, steamData, sizeof(header));

但是，由于C++编译器将在成员之间插入填充，因此有没有办法控制它，以便在成员（包括位字段成员）之间不添加填充？

这个问题不是如何摆脱结构的数据成员之间的填充字节的副本，因为我的示例中可能有位字段。

如果能够使用 C++11，则可以利用使用 alignof 运算符实现的对齐控件。

如果您不能使用 C++11 编译器，有一些非标准的替代方案可以帮助您; 在 GCC 中是__attribute__(packed)，而 MSVC 是#pragma pack。

如果您选择的是 GCC 变体，则必须将属性放在结构的末尾：

class RTPHeader
{
    int version:2; // The first two bits is version.
    int P:1;  // The next bits is an field P.
    int X:1;
    int CC:4;
    int M:1;
    int PT:7;
    int sequenceNumber;
    int64 timestamp;
    .....
} __attribute__((packed)) ; // attribute here!

如果您选择的是 MSVC 选项，则必须将杂注放在结构体之前：

#pragma pack(1) // pragma here!
class RTPHeader
{
    int version:2; // The first two bits is version.
    int P:1;  // The next bits is an field P.
    int X:1;
    int CC:4;
    int M:1;
    int PT:7;
    int sequenceNumber;
    int64 timestamp;
    .....
};

如果代码必须同时编译，唯一的方法（没有 C++11 alignof运算符）是条件编译：

#ifdef MSVC
#pragma pack(1)
#endif
class RTPHeader
{
    int version:2; // The first two bits is version.
    int P:1;  // The next bits is an field P.
    int X:1;
    int CC:4;
    int M:1;
    int PT:7;
    int sequenceNumber;
    int64 timestamp;
    .....
#ifdef GCC
}__attribute__((packed));
#else
};
#endif

只要你不要求此代码在任意机器上"工作"——例如，对int所在的字节边界有限制的机器（通常是 4 字节边界），那么使用 

 #pragma(pack)

应该可以工作，并且在 GCC 以及Microsoft和"Microsoft插件兼容"编译器（例如英特尔的编译器）中受支持。

但请注意，并非所有处理器都支持未对齐的访问，因此以 16 位值启动块，然后是 32 位int可能会导致问题。

我还会对序列号使用一个大小的整数，以确保它在每个编译器中都是 32 位，而不是突然的 16 或 64 位。

另请注意，C++标准没有说明位存储在位域中的顺序 - 或者就此而言，它们之间是否存在间隙。尽管您可以期望根据字节顺序存储位域（小端序计算机首先从最低位开始，大端序计算机首先从最高位开始），但标准在这方面没有说明任何内容。

要避免插入填充的字节，您可以使用

#pragma pack(push,n)   // use n = 1 to have 1 Byte resolution
typedef struct {...}MY_STRUCT;
#pragma pack(pop)

这对我来说很好用。

还要考虑结构成员对齐的编译选项

/Zp1

但请记住，这将对您的整个项目产生影响。

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