使用联合强制 C 位域对齐

Question

我想知道是否可以在 C 中强制对齐位域。使用下面代码中的变量我知道写入 _align_bytes 然后从 bits 读取是未定义的（反之亦然）因为它取决于实现。下面的代码是否是“说服”位连续存储在无符号短整型大小的内容中的有效方法？我相信（减去任何字节序问题）此代码是正确的...但位域和联合是我最不熟悉的两个 C 主题。

我正在做一个低级微控制器项目，并且想要一种无需大量位掩码即可读取配置位的简单方法。感谢您的任何提示和建议。

山姆·

P.S.请忽略我对字节顺序所做的任何假设，因为我正在从事的这个项目的级别非常低，并且不打算移植到其他设备/平台。

#include <stdio.h>
#include <assert.h>

typedef union packet {
    struct {
        unsigned int bit0  : 1;
        unsigned int bit1  : 1;
        unsigned int bit2  : 1;
        unsigned int bit3  : 1;
        unsigned int bit4  : 1;
        unsigned int bit5  : 1;
        unsigned int bit6  : 1;
        unsigned int bit7  : 1;
        unsigned int bit8  : 1;
        unsigned int bit9  : 1;
        unsigned int bit10 : 1;
        unsigned int bit11 : 1;
        unsigned int bit12 : 1;
        unsigned int bit13 : 1;
        unsigned int bit14 : 1;
        unsigned int bit15 : 1;
    } bits;

    unsigned short _align_bytes;
} packet_t;

int main(int argc, char *argv[]) {

    assert(sizeof(unsigned short) == 2);

    unsigned short data = 0xA05F;
    packet_t *p = (packet_t *)&data;

    printf("%u", p->bits.bit15);
    printf("%u", p->bits.bit14);
    printf("%u", p->bits.bit13);
    printf("%u", p->bits.bit12);
    printf("%u", p->bits.bit11);
    printf("%u", p->bits.bit10);
    printf("%u", p->bits.bit9);
    printf("%u", p->bits.bit8);
    printf("%u", p->bits.bit7);
    printf("%u", p->bits.bit6);
    printf("%u", p->bits.bit5);
    printf("%u", p->bits.bit4);
    printf("%u", p->bits.bit3);
    printf("%u", p->bits.bit2);
    printf("%u", p->bits.bit1);
    printf("%u", p->bits.bit0);

    return 0;
}

Answer 1

这是一种常见的模式，据我所知，答案是肯定的：位字段将是连续的，并与 _align_bytes 字段占用相同的内存。这就是工会的全部意​​义，对吗？以不同的方式看待同一个记忆。

我不确定“写入 _align_bytes 然后从位读取未定义”是什么意思。我看到的唯一问题是字节顺序：bit0 可能是 _align_bytes 的 lsb 或 msb。如果您不希望它是便携式的，那么您只需要进行快速测试即可确定它是什么，然后就可以设置了。

Answer 2

我不确定，但这不会违反 严格的别名规则 因为两个不同类型的指针指向同一个内存位置？在 C89 和 C99 中，不保证您能正确返回任何内容。

您可能想对此进行测试，如果需要，请使用 -fno-strict-aliasing 或类似的编译器，以便它禁用可能导致问题的严格别名。