c - 如何将 Visual Studio 中的结构打包为包含 uint32_t 的 24 位？

Question

我正在尝试将现有应用程序从 32 位 ARM 微 Controller 移植到 Microsoft Windows 等桌面平台。 GCC 在 ARM 上使用，我能够使用 32 位 MinGW 编译器在 Windows 上成功编译应用程序，但是我使用 Microsoft 的 Visual Studio 编译器没有成功，这就是我在这里寻求帮助的原因。

这是我的应用程序正在做的事情:

我有一些由每个像素三个字节组成的帧缓冲区，所以我的内存看起来像 RGBRGBRGB 等等。我在 ARM 上使用 DMA channel 将像素推送到显示器，我的显示器直接理解这种内存布局。

我还想节省一些 CPU 周期，所以我想使用 ARM 的饱和 ADD __UQADD8 来绘制我的帧缓冲区，使用单个操作在所有三个 channel 上执行饱和添加。

为此，我需要所有三个 channel 都在一个整数中可用，以用作 __UQADD8 的参数。

这就是为什么我对我的帧缓冲区的一个像素使用 union 来提供对单独 channel 的访问，方法是提供一个包含 R、G、B 中的每一个作为 uint8_t 的结构，并提供与 24 位宽整数标记数据相同的内存:

union Rgb {
    struct {
        uint8_t r;
        uint8_t g;
        uint8_t b;
    } ch;
    unsigned int data : 24 __attribute__((__packed__));
}

24 位的宽度和属性packed 被添加到数据整数以限制整数的宽度为三个字节。然后我可以像这样使用像素中的数据:

Rgb Rgb::operator+(const Rgb & op) {
    __UQADD8(data, op.data);
    return Rgb(data);
}

请注意，__UQADD8 神奇地只写入了我的整数的四个字节中的三个，并且不会改变我的帧缓冲区中下一个 RGB 的 R channel 。

下面的测试程序证明在使用 GCC 时我的 RGB 都被打包得很紧:

#include <iostream>
#include <stdint.h>

union Rgb {
struct {
                uint8_t r;
                uint8_t g;
                uint8_t b;
        } ch;
    unsigned int data : 24 __attribute__((packed));
} ;

int main()
{
    std::cout << "Sizeof(Rgb) = "  << sizeof(Rgb) << std::endl;
    return 0;
}

要使用 MSVC 编译示例，必须删除 __attribute__packed。该程序运行，但给出 4 作为输出。 MSVC 中还有许多其他属性可以使用，包括 #pragma pack、未对齐的指针 __attribute__(aligned) 等等，但我没有找到可以打包我的结构的组合到三个字节的大小。

如何将我的应用程序移植到 Microsoft 的编译器，同时保持与 GCC 的功能和更好的兼容性？

奖励问题:使用 64 位编译器(GCC 或 MSVC)进行编译时如何保持功能？

Answer 1

this SO question 的答案和 this question提到位打包是“实现定义的”并导致this official MSVC documentation page其中说:

Adjacent bit fields are packed into the same 1-, 2-, or 4-byte allocation unit...

因此，您似乎无法在 MSVC 中获得精确的 3 字节位域。我能想到的唯一选择是做类似的事情:

#pragma pack(push, 1)
union Rgb {
     struct {
          uint8_t r;
          uint8_t g;
          uint8_t b;
     } ch;
    unsigned char data[3];
};
#pragma pack(pop)

这将为您提供所需的 3 字节 union 大小，但可能与使用 __UQADD8() 不兼容，至少直接不兼容。