GNU C的__PACK__ __attribute__ ((packed))

最近在看Source Code的時後，忽然注意到一個關鍵字─__PACK__，

unsigned char strUserName[MAX_LEN + 1] __PACK__;
unsigned int unDHCPMode __PACK__;

之前都沒有特別留意，反正別人怎麼宣告，自己也跟著寫就對了；直到最近才想到，於是就上網Google一下，把自己所理解的，記錄下來。

那__PACK__到底是什麼??假如在你的開發環境中搜尋這個字串，相信應該不難找到會在某個檔案裡出現這一行：

#define __PACK__ __attribute__ ((packed))

當我們去宣告一個變數的時後，會用掉多少記憶體，通常會去用sizeof()來去計算；但Compiler為了效能考量，會自動地幫我們的程式碼做最佳化的運算，換句話說─就是會偷偷幫我們多準備一些記憶體空間。

請看以下的簡單範例：

// OS: Linux Red Hat 9
// File Name: Main.c
#include <stdio.h>

int main(void)
{
    int nTemp = 0;
    short int snTemp = 0;
    long lnTemp = 0L;
    float fTemp = 0;
    char cTemp = '\0';
    long long lnlnTemp = 0LL;
    double dTemp = 0;

    printf("1. sizeof(int) = %d, sizeof(nTemp) = %d \n", sizeof(int), sizeof(nTemp));
    printf("2. sizeof(short int) = %d, sizeof(snTemp) = %d \n", sizeof(short int), sizeof(snTemp));
    printf("3. sizeof(long) = %d, sizeof(lnTemp) = %d \n", sizeof(long), sizeof(lnTemp));
    printf("4. sizeof(float) = %d, sizeof(fTemp) = %d \n", sizeof(float), sizeof(fTemp));
    printf("5. sizeof(char) = %d, sizeof(cTemp) = %d \n", sizeof(char), sizeof(cTemp));
    printf("6. sizeof(long long) = %d, sizeof(lnlnTemp) = %d \n", sizeof(long long), sizeof(lnlnTemp));
    printf("7. sizeof(double) = %d, sizeof(dTemp) = %d \n", sizeof(double), sizeof(dTemp));

    return 0;
}

gcc ./Main.c -o Main; ./Main

會得到以下的結果：

1. sizeof(int) = 4, sizeof(nTemp) = 4
2. sizeof(short int) = 2, sizeof(snTemp) = 2
3. sizeof(long) = 4, sizeof(lnTemp) = 4
4. sizeof(float) = 4, sizeof(fTemp) = 4
5. sizeof(char) = 1, sizeof(cTemp) = 1
6. sizeof(long long) = 8, sizeof(lnlnTemp) = 8
7. sizeof(double) = 8, sizeof(dTemp) = 8

OK!!那我們現在把程式碼改成用結構 (struct)的方式來呈現：

#include <stdio.h>

struct DATA_T
{
    int nTemp;
    short int snTemp;
    long lnTemp;
    float fTemp;
    char cTemp;
    long long lnlnTemp;
    double dTemp;
};

int main(void)
{
    struct DATA_T stTemp;

    printf("8. sizeof(struct DATA_T) = %d, sizeof(stTemp) = %d \n", sizeof(struct DATA_T), sizeof(stTemp));

    return 0;
}

得到的結果是：

8. sizeof(struct DATA_T) = 36, sizeof(stTemp) = 36

問題來了，DATA_T這個結構，也是由7種不一樣的資料型態所組成。所以，理論上這個DATA_T所佔用的記憶體空間應為：

4 + 2 + 4 + 4 + 1 + 8 + 8 = 31

應該要31 Bytes才對，為什麼會變成36呢??這就是電腦幫我們做最佳化的處理。把記憶體的空間最佳化為2的倍數。

承以上程式碼，我們再多加一行：

#include <stdio.h>
#define __PACK__ __attribute__((packed))

struct DATA_T
{
    int nTemp;
    short int snTemp;
    long lnTemp;
    float fTemp;
    char cTemp;
    long long lnlnTemp;
    double dTemp;
} __PACK__;

int main(void) {

    struct DATA_T stTemp;

    printf("9. sizeof(struct DATA_T) = %d, sizeof(stTemp) = %d \n", sizeof(struct DATA_T), sizeof(stTemp));

    return 0;
}

這次所得到的結果：

9. sizeof(struct DATA_T) = 31, sizeof(stTemp) = 31

就如同我們所期待地一樣了!!其中第二個程式碼的範例，在一般的PC上基本上是沒有什麼問題的；若是在記憶體寸土寸金的嵌入式系統上，可就不行了。

若想要瞭解更多__attribute__((packed))的用法，請參閱 (其實是我懶的寫....XD)：
http://huenlil.pixnet.net/blog/post/26078382