将字节数组复制到C中的union/struct中：是什么使我的对齐偏离了方向？

我正在为PSoC5LP微控制器（ARM Cortex-M3）编写一些代码，它从串行端口接收字节数组，并将它们保存到一个充满配置变量的结构中。我似乎在对齐方面遇到了问题，我无法找出根本原因

我正在使用的结构（以及我正在使用的枚举）定义如下：

typedef enum{
    MODE_NIGHT = 0x00,
    MODE_DAY = 0x01,
    MODE_DUAL = 0x02
}daymode_t;

typedef enum{
    BRT_MIN = 0x00,
    BRT_MAX = 0x01,
    BRT_CUSTOM = 0x02,
    BRT_RECALL = 0x03
} startbrtmode_t;

typedef enum{
    SWITCH_MIN = 0x00,
    SWITCH_MAX = 0x01,
    SWITCH_RECALL = 0x02,
    SWITCH_CUSTOM = 0x03,
    SWITCH_EQUAL = 0x04
} switchbrtmode_t;

#define BACKLIGHT_CONFIG_SIZE   31
typedef union {
    struct{
        uint16_t        num_steps;          //2
        uint8_t         iadj_day;           //1
        uint8_t         iadj_night;         //1
        float           min_dc_day;         //4
        float           min_dc_night;       //4
        float           max_dc_day;         //4
        float           max_dc_night;       //4
        daymode_t       daymode_default;    //1
        bool            daymode_recall;     //1
        startbrtmode_t  startbrt_default;   //1
        uint16_t        startbrt_step;      //2
        switchbrtmode_t switchbrt_default;  //1
        uint16_t        day_switchstep;     //2
        uint16_t        night_switchstep;   //2
        bool            nonlinear;          //1
    };
    uint8_t bytes[BACKLIGHT_CONFIG_SIZE];
} backlightconfig_t;

想法是我可以（通过CRC验证接收后）简单地memcpy（）将接收到的字节直接放入结构中，这要感谢union：

backlightconfig_t bl_in;
memcpy(bl_in.bytes, message_in, BACKLIGHT_CONFIG_SIZE);

然而，当我这样做的时候，我最终得到了一些看似“改变”的价值观。我制作了一个电子表格，用于跟踪字节的去向、接收内容以及结束位置：

我看到的是，在startbrtmode_t枚举关闭后，我的字节看起来像是被关闭了。我的用于startbrt_步骤的0x0005看起来完全被吃掉了（我通过调试器确认它存在于字节数组中，但它没有显示在结构成员中）？我没能弄清楚为什么会发生这种事。我认为可能是编译器（ARM GCC 5.4-2016）为枚举保留了太多的空间，但是sizeof（startbrtmode_t）返回1。事实上，我已经在使用不同的结构/联合时没有任何问题了，但这是一个完全由单个字节填充的结构，所以我想这一定与键入有关？如果您对正在发生的事情有任何想法，我们将不胜感激

---

谢谢

试着用

#pragma pack（1）

/

#pragma pack（）

---

尝试使用

#pragma pack（1）

/

#pragma pack（）

---

这是因为您无法保证字段在结构中是如何对齐或填充的

startbrt\u step

是一个

uint16\u t

字段，因此，在某些体系结构上，它可能需要2字节对齐

假设

offsetof（backgroundconfig\u t，startbrt\u default）==22

就像您假设的那样，那么

startbrt\u步骤将从第23个字节开始，该字节未在2个字节边界上对齐，因此插入一个填充字节

--------------------------
 22     startbrt_default
--------------------------
 23     * padding *
--------------------------
 24     startbrt_step
--------------------------

如果将所有2字节字段放在浮点字段之后，可能会解决问题，但无论如何，解决方案都是脆弱的

您可以使用一些预处理器宏强制对齐到1字节边界，但这不能保证在某些体系结构上工作（如果您尝试访问未对齐的内存，则某些ARM将中止），或者这可能会增加性能损失。
这是因为您无法保证在结构中如何对齐或填充字段
startbrt\u step
是一个
uint16\u t
字段，因此，在某些体系结构上，它可能需要2字节对齐

假设
offsetof（backgroundconfig\u t，startbrt\u default）==22
就像您假设的那样，那么
startbrt\u步骤将从第23个字节开始，该字节未在2个字节边界上对齐，因此插入一个填充字节

--------------------------
 22     startbrt_default
--------------------------
 23     * padding *
--------------------------
 24     startbrt_step
--------------------------

如果将所有2字节字段放在浮点字段之后，可能会解决问题，但无论如何，解决方案都是脆弱的

您可以使用一些预处理器宏强制对齐到1字节边界，但这不能保证在某些体系结构上工作（如果您尝试访问未对齐的内存，则某些ARM会中止）或者它可能会增加性能损失。
电子表格中的错误在于
enum
s不简单地使用包含其值的最窄类型。根据GCC手册，如果没有负值，则与
enum
兼容的整数类型为
unsigned int
，否则为
int

如果对小的
enum
使用四个字节是不可接受的，请使用适当的整数类型声明该字段，并仅使用
enum
作为它提供的常量。请注意，所有常量都在该类型的范围内

（现代）C++允许<>代码>枚举> /Cord>声明指定它们使用的基本整数类型，因此猜测较少；如果你想要一个字节大小的枚举，你可以在C++中请求这个。
您的MODE DFLT变量#20可能只适合您，因为系统是小端，因此
enum
的最低有效字节位于正确的偏移量。此外，您可能测试了后面两个变量的零值，即模式调用和启动BRT DFLT，所以您没有注意到它们对模式DFLT的影响

如果不确定偏移量，请编制一个测试程序，打印偏移量并调整每个结构杆件的大小：

#include <stdio.h>
#include <time.h>
#include <stddef.h>

/* typeof is a GCC extension */

#define OFSZ(type, memb) (printf("%s: size = %d, offset = %d\n", \
                                 #memb,\
                                 (int) sizeof(typeof(((type *) 0)->memb)),\
                                 (int) offsetof(type, memb)))


int main()
{
  OFSZ(struct tm, tm_year);
  OFSZ(struct tm, tm_sec);
  return 0;
}

$ ./ofs
tm_year: size = 4, offset = 20
tm_sec: size = 4, offset = 0

#包括
#包括
#包括
/*typeof是一个GCC扩展*/
#定义OFSZ（类型，memb）（printf（“%s:size=%d，offset=%d\n”\
#memb\
（int）sizeof（typeof（（（type*）0）->memb））\
（内部）偏移量（类型，内存）
int main（）
{
OFSZ（结构tm，tm年）；
OFSZ（结构tm，tm_-sec）；
返回0；
}
美元/小时
tm_年：尺寸=4，偏移=20
tm_秒：大小=4，偏移=0
电子表格中的错误在于
enum
s不简单地使用包含其值的最窄类型。根据GCC手册，如果没有负值，则与
enum
兼容的整数类型为
unsigned int
，否则为
int

如果对小的
enum
使用四个字节是不可接受的，请使用适当的整数类型声明该字段，并仅使用
enum
作为它提供的常量。请注意，所有常量都在该类型的范围内

（现代）C++允许<>代码>枚举> /Cord>声明指定它们使用的基本整数类型，因此猜测较少；如果你想要一个字节大小的枚举，你可以在C++中请求这个。
模式DFLT变量#20可能只适合您，因为系统是little endian