[질문] 구조체 선언에서 __attribute__ ((packed)) 이게 먼지 궁

마이크로 프로세서에서 가장 비용이 많이 드는(expensive)
연산들 중 하나가 바로 메모리 접근입니다.
프로세서의 성능을 향상시키기 위해서는 메모리 접근을 최소화 해야
합니다.
그렇게 하기 위해서 메모리는 주소 지정을 할 때
항상 프로세서와 연결된 데이터 라인의 갯수만큼의
자료를 한번에 전송하도록 구성되어 있습니다.

요즈음 주로 사용하는 인텔의 32bit 프로세서들처럼
메모리와의 인터페이스에 32비트의 데이터라인을 사용할 경우,
프로세서가 읽고자 하는 데이터가 1 바이트인 경우에도
메모리의 어드레스 라인에 그 데이터의 주소를 지정해 주면
인접한 4 개의 주소공간의 값까지 함께 올라오게 됩니다.
예를 들어서,
0005h 번지에 있는 한 바이트를 프로세서가 읽고자 해서
어드레스 라인에 0005h 의 값을 주고서
메모리의 READ ENABLE 단자에 신호를 주더라도
0004h, 0005h, 0006h, 0007h 에 저장되어 있는 값까지
한번에 데이터 라인에 실리게 되는 것입니다.
만약, 읽고자 하는 데이터가 4 바이트이며,
운좋게도 이것들이 모두 연속된 주소공간에 있으며,
또한, 위의 예처럼 0004h 부터 저장되어 있다면,
일일이 4 번의 소모적인 메모리 접근을 하지 않고서도
한번에 4 바이트를 모두 읽을 수 있게 됩니다.
즉, 프로세서의 수행 성능을 보다 좋게 할 수 있게 됩니다.

컴파일러도 마찬가지입니다. 이러한 프로세서와 메모리의
특성을 활용해서 스스로 데이터를 메모리에 저장할 때
프로세서가 가장 효율적으로 처리할 수 있도록 나름대로
데이터가 저장되는 메모리의 위치를 조정하게 됩니다.

그렇기 때문에 구조체를 쓰다 보면,
CPU 가 메모리를 읽고 쓰는 단위로 인해서 빈 공간이 생깁니다.
예를 들어, 우리가 주로 사용하는 인텔의 32bit CPU 는
4바이트(32비트) 단위로 메모리를 읽고 씁니다.
따라서, 한번의 메모리 접근 사이클로 읽고 쓰는 단위는 4 바이트가
됩니다. 즉, 4개의 주소공간을 한번에 접근하는 것이죠.
이 속도를 보다 빠르게 하기 위해서
char 나 short 등의 자료형을 저장할 때에 주소가 4 로 나누어
떨어지는 곳에 저장을 하게 됩니다.

실제 예로써, 다음과 같은 구조체를 선언해서, 변수를 정의하면,

struct foo {
char a;
long b;
short c;
};

struct foo bar;

메모리에 다음과 같이 저장됩니다

+----------------+
| char a | 0000h
+----------------+
| | 0001h
+----------------+
| | 0002h
+----------------+
| | 0003h
+----------------+
| | 0004h
+ +
| | 0005h
+ long b +
| | 0006h
+ +
| | 0007h
+----------------+
| | 0008h
+ short c +
| | 0009h
+----------------+
| | 000ah
+----------------+
| | 000bh
+----------------+
| ..... | ....

그림에서 보시듯, 0001h, 0002h, 0003h 가 비게 되며,
실제 이 메모리 영역에 어떤 값이 들어갈지는 아무도 모릅니다
(0 으로 채워지나요? -_-a)
이것을 pack 이라는 컴파일러 지시자(?) 를 사용하여서
촘촘히 붙여서 저장되도록 만들어 주는 것입니다.

즉, 구조체 접근의 기본 단위를 지정하는 것.... 이라고나 할까요?

또한 pack() 에 들어가는 값들을 가지고 정렬되는 단위도 조정할 수 있습
니다.
자세한 것은 gcc 매뉴얼을 참조해 보세요.
또, alignment 와 관련된 내용도 검색해 보세요.

참...
최근에 gcc 말고 다른 컴파일러를 사용하느라 옵션이 좀 헷갈렸군요.
gcc 에서는 packed 지시자를 사용하게 되면,
가능한 최소의 alignment 를 이용해서 변수의 메모리를 조정하는군요.
char 에는 1 바이트, 비트 필드에는 1 비트 ... 이런식으로요..
url은,

http//gcc.gnu.org/onlinedocs/gcc-2.95.3/gcc_4.html#IDX299

입니다. 동 문서에서 packed 로 검색해 보시면 packed 에 관련된 내용도
나옵니다.