Организация структур

Для объединения нескольких переменных, относящихся к одной сущности, используют структуры. Может показаться, что расположение полей не имеет особого значения, однако это не так: плотность кода (англ. code density) можно улучшить простым перемешиванием полей, точнее, правильной упорядоченностью. Сравним две структуры:

struct {
    char a;
    int b;
    char c;
    short d;
} FIRST;
​
struct {
    char a;
    char c;
    short d;
    int b;
} SECOND;

Замерив размер функцией sizeof(), мы увидим, что FIRST занимает 12 байт, а размер SECOND при том же содержании оказывается меньше — всего 8 байт.

Структура FIRST в памяти:

1	2	3	4
—	—	—	a[7:0]
b[31:24]	b[23:16]	b[15:8]	b[7:0]
—	c[7:0]	d[15:8]	d[7:0]

Структура SECOND в памяти:

1	2	3	4
a[7:0]	c[7:0]	d[15:8]	d[7:0]
b[31:24]	b[23:16]	b[15:8]	b[7:0]

Помните, что размер слова — 32 бита, а процессор ARM может эффективно заполнять это пространство, используя специальные инструкции чтения или записи полуслова и байта. Другими словами, сортируйте переменные в структуре в порядке увеличения их размера: сначала 8-битные, затем 16-, 32- и 64-битные переменные, а уже после них массивы. Разрешить проблему можно по-другому, добавив атрибут __attribute__((packed)) перед названием типа (любой структуры).

// ...
} __attribute__((packed)) FIRST;
// sizeof(FIRST) == 8

Иногда, напротив, нужно быть уверенным, что структура занимает четное количество полуслов/слов в памяти. В таком случае нужно добавить aligned(x), где x — степень двойки.

typedef enum {
    uint8_t name[10];
} __attribute__((packed, aligned(2))) SETTINGS_t;
// sizeof(SETTINGS_t) == 10
​
typedef enum {
    uint8_t name[10];
} __attribute__((packed, aligned(4))) SETTINGS_t;
// sizeof(SETTINGS_t) == 12