C预编译中关于字节对齐的问题

　　通过#pragma pack(n)改变C编译器的字节对齐方式

　　在C语言中，结构是一种复合数据类型，其构成元素既可以是基本数据类型（如int、long、float等）的变量，也可以是一些复合数据类型（如数组、结构、联合等）的数据单元。在结构中，编译器为结构的每个成员按其自然对界（alignment）条件分配空间。各个成员按照它们被声明的顺序在内存中顺序存储，第一个成员的地址和整个结构的地址相同。

　　例如，下面的结构各成员空间分配情况：

　　struct test

　　{

　　char x1;

　　short x2;

　　float x3;

　　char x4;

　　};

　　结构的第一个成员x1，其偏移地址为0，占据了第1个字节。第二个成员x2为short类型，其起始地址必须2字节对界，因此，编译器在x2和x1之间填充了一个空字节。结构的第三个成员x3和第四个成员x4恰好落在其自然对界地址上，在它们前面不需要额外的填充字节。在test结构中，成员x3要求4字节对界，是该结构所有成员中要求的最大对界单元，因而test结构的自然对界条件为4字节，编译器在成员x4后面填充了3个空字节。整个结构所占据空间为12字节。更改C编译器的缺省字节对齐方式

　　在缺省情况下，C编译器为每一个变量或是数据单元按其自然对界条件分配空间。一般地，可以通过下面的方法来改变缺省的对界条件：

　　· 使用伪指令#pragma pack (n)，C编译器将按照n个字节对齐。

　　· 使用伪指令#pragma pack ()，取消自定义字节对齐方式。

　　另外，还有如下的一种方式：

　　· __attribute((aligned (n)))，让所作用的结构成员对齐在n字节自然边界上。如果结构中有成员的长度大于n，则按照最大成员的长度来对齐。

　　· __attribute__ ((packed))，取消结构在编译过程中的优化对齐，按照实际占用字节数进行对齐。

　　以上的n = 1, 2, 4, 8, 16... 第一种方式较为常见。

　　应用实例

　　在网络协议编程中，经常会处理不同协议的数据报文。一种方法是通过指针偏移的方法来得到各种信息，但这样做不仅编程复杂，而且一旦协议有变化，程序修改起来也比较麻烦。在了解了编译器对结构空间的分配原则之后，我们完全可以利用这一特性定义自己的协议结构，通过访问结构的成员来获取各种信息。这样做，不仅简化了编程，而且即使协议发生变化，我们也只需修改协议结构的定义即可，其它程序无需修改，省时省力。下面以TCP协议首部为例，说明如何定义协议结构。其协议结构定义如下：

　　#pragma pack(1) // 按照1字节方式进行对齐

　　struct TCPHEADER

　　{

　　short SrcPort; // 16位源端口号

　　short DstPort; // 16位目的端口号

　　int SerialNo; // 32位序列号

　　int AckNo; // 32位确认号

　　unsigned char HaderLen : 4; // 4位首部长度

　　unsigned char Reserved1 : 4; // 保留6位中的4位

　　unsigned char Reserved2 : 2; // 保留6位中的2位

　　unsigned char URG : 1;

　　unsigned char ACK : 1;

　　unsigned char PSH : 1;

　　unsigned char RST : 1;

　　unsigned char SYN : 1;

　　unsigned char FIN : 1;

　　short WindowSize; // 16位窗口大小

　　short TcpChkSum; // 16位TCP检验和

　　short UrgentPointer; // 16位紧急指针

　　};

　　#pragma pack() // 取消1字节对齐方式