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 最近在帮另外一个项目组做一个小小的程序。程序主要是发送一串命令数据，然后，接收一串数据。项目的难度并不大，但发现其一个技术知识点还是可以分享出来的。

//这个结构体的定义正确吗？
typedef struct create_cmd_s
{
  uint8_t action_id;
  uint8_t section_id;
  uint32_t block_id;
  uint32_t data[8];
}create_cmd_t;

  在以数据字节流的传输过程中，上面这个结构体的定义是错误的。为什么？答案就是今天的主题“字节对齐”。

一、字节对齐的基本概念

  字节对齐，又称为数据对齐，是计算机系统中数据存储的一种方式。它要求数据在内存中的起始地址按照某个特定的数值（通常是数据类型的宽度，如int型通常是4字节）的整数倍进行排列。这种排列方式可以提高硬件访问数据的效率，因为许多处理器在访问内存时，都是按照块（block）或字（word）为单位进行的。

  在我们的Cortex-M系列MCU中，我们常常使用4字节对齐。

二、C语言中结构体的字节对齐

  在C语言中，结构体（struct）是一种复合数据类型，它允许将不同类型的数据组合在一起。C语言中的结构体默认会按照最大成员类型的大小进行对齐，这是为了保证访问结构体中的任何成员时都能达到最优的性能。上面的示例代码中，结构体在内存的存储形式如下图所示：

 从这张内存图上可以清楚地看到，有两个字节被系统给reserved了。一方面，其带来了存储空间的损失；另一方面，对于字节流的传输数据的内容也对不上了——本来第3字节应该是block_id的数据了嘛！

三、Keil编程环境下的字节对齐

  在Keil编程环境下，我们可以使用特定的编译器指令来控制结构体的字节对齐。例如，使用#pragma pack指令可以改变结构体的对齐方式。

1. #pragma pack(1)：这条指令告诉编译器，结构体中的成员应该按照1字节对齐。这可以最大限度地节省内存空间，但可能会降低硬件访问的效率。

2. #pragma pack(4)：这条指令告诉编译器，结构体中的成员应该按照4字节对齐。这是许多处理器默认的访问宽度，因此在这种情况下，硬件访问的效率会相对较高。

  需要注意的是，使用#pragma pack指令改变对齐方式后，需要在使用完结构体定义后，再次使用#pragma pack()指令恢复默认的对齐方式，否则会影响后续代码中的其他结构体。

四、总结

  字节对齐是C语言编程中一个重要的概念，特别是在嵌入式系统开发中。在Keil编程环境下，通过合理地使用#pragma pack指令，我们可以有效地控制结构体的字节对齐，从而平衡内存使用和硬件访问效率。通过深入理解和应用字节对齐，我们可以编写出更加高效和健壮的嵌入式系统代码。

  最后，给出来文章开头处定义的结构体的正确源代码：

#pragma pack(1)
typedef struct create_cmd_s
{
  uint8_t action_id;
  uint8_t section_id;
  uint32_t block_id;
  uint32_t data[8];
}create_cmd_t;
#pragma pack()