Структуры, выравнивание и заполнение: понимание размещения данных в памяти C и проектирование над...

«Структуры, заполнение и выравнивание: понимание структуры памяти в C и проектирование надежных бинарных интерфейсов» Структуры в C — одна из наиболее полезных функций в программировании встроенного ПО и системном программировании. Они позволяют разработчикам группировать связанные поля в единый программный объект, что упрощает чтение, сопровождение и передачу кода между функциями. Образец датчика, блок состояния устройства, командное сообщение или карта регистров периферийных устройств — все это может быть естественным образом представлено структурой. Однако структура в C — это не просто сумма объявленных ею членов. Компиляторам разрешено, а часто и требуется, вставлять байты заполнения между членами структуры и в конце структуры. Это заполнение помогает удовлетворить требования к выравниванию, предъявляемые целевым процессором, системой памяти, компилятором и интерфейсом ABI (Application Binary Interface). В результате структура, которая, как кажется, содержит 7 байтов данных, может занимать 12 байтов в памяти. Эта тема особенно важна для встроенных систем, протоколов связи, загрузчиков, форматов постоянного хранения данных, буферов DMA, определений аппаратных регистров и интерфейсов общей памяти. Разработчики, понимающие принципы заполнения и выравнивания, могут создавать более надежную, портативную прошивку, которая с меньшей вероятностью выйдет из строя при переходе на новый компилятор, процессор или версию прошивки.