pragma pack（非常有用的字节对齐用法说明）

强调一点：


#pragma pack(4)


typedef struct


{


    char buf[3];


    word a;


}kk;


#pragma pack()


对齐的原则是min(sizeof(word ),4)=2,因此是2字节对齐，而不是我们认为的4字节对齐。


这里有三点很重要:
1.每个成员分别按自己的方式对齐,并能最小化长度
2.复杂类型(如结构)的默认对齐方式是它最长的成员的对齐方式,这样在成员是复杂类型时,可以最小化长度
3.对齐后的长度必须是成员中最大的对齐参数的整数倍,这样在处理数组时可以保证每一项都边界对齐


补充一下,对于数组,比如:
char a[3];这种,它的对齐方式和分别写3个char是一样的.也就是说它还是按1个字节对齐.
如果写: typedef char Array3[3];
Array3这种类型的对齐方式还是按1个字节对齐,而不是按它的长度.
不论类型是什么,对齐的边界一定是1,2,4,8,16,32,64....中的一个.


 


声明：
整理自网络达人们的帖子，部分参照MSDN。


作用：
指定结构体、联合以及类成员的packing alignment;


语法：
#pragma pack( [show] | [push | pop] [, identifier], n )


说明：
1，pack提供数据声明级别的控制，对定义不起作用；
2，调用pack时不指定参数，n将被设成默认值；
3，一旦改变数据类型的alignment，直接效果就是占用memory的减少，但是performance会下降；


语法具体分析：
1，show：可选参数；显示当前packing aligment的字节数，以warning message的形式被显示；
2，push：可选参数；将当前指定的packing alignment数值进行压栈操作，这里的栈是the internal compiler stack，同时设置当前的packing alignment为n；如果n没有指定，则将当前的packing alignment数值压栈；
3，pop：可选参数；从internal compiler stack中删除最顶端的record；如果没有指定n，则当前栈顶record即为新的packing alignment数值；如果指定了n，则n将成为新的packing aligment数值；如果指定了identifier，则internal compiler stack中的record都将被pop直到identifier被找到，然后pop出identitier，同时设置packing alignment数值为当前栈顶的record；如果指定的identifier并不存在于internal compiler stack，则pop操作被忽略；
4，identifier：可选参数；当同push一起使用时，赋予当前被压入栈中的record一个名称；当同pop一起使用时，从internal compiler stack中pop出所有的record直到identifier被pop出，如果identifier没有被找到，则忽略pop操作；
5，n：可选参数；指定packing的数值，以字节为单位；缺省数值是8，合法的数值分别是1、2、4、8、16。


重要规则：
1，复杂类型中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类型的地址相同；
2，每个成员分别对齐，即每个成员按自己的方式对齐，并最小化长度；规则就是每个成员按其类型的对齐参数（通常是这个类型的大小）和指定对齐参数中较小的一个对齐；
3，结构、联合或者类的数据成员，第一个放在偏移为0的地方；以后每个数据成员的对齐，按照#pragma pack指定的数值和这个数据成员自身长度两个中比较小的那个进行；也就是说，当#pragma pack指定的值等于或者超过所有数据成员长度的时候，这个指定值的大小将不产生任何效果；
4，复杂类型（如结构）整体的对齐是按照结构体中长度最大的数据成员和#pragma pack指定值之间较小的那个值进行；这样在成员是复杂类型时，可以最小化长度；
5，结构整体长度的计算必须取所用过的所有对齐参数的整数倍，不够补空字节；也就是取所用过的所有对齐参数中最大的那个值的整数倍，因为对齐参数都是2的n次方；这样在处理数组时可以保证每一项都边界对齐；




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两种方法来改变缺省的对界条件：
方法一：
使用#pragma pack(n)，指定c编译器按照n个字节对齐；
使用#pragma pack()，取消自定义字节对齐方式。


方法二：
__attribute(aligned(n))，让所作用的数据成员对齐在n字节的自然边界上；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。


 


综上所述，下面给出例子并详细分析：


例子一：
#pragma pack(4)
class TestB
{
public:
int aa; //第一个成员，放在[0,3]偏移的位置，
　　char a; //第二个成员，自身长为1，#pragma pack(4),取小值，也就是1，所以这个成员按一字节对齐，放在偏移[4]的位置。
　　short b; //第三个成员，自身长2，#pragma pack(4)，取2，按2字节对齐，所以放在偏移[6,7]的位置。
　　char c; //第四个，自身长为1，放在[8]的位置。
};
可见，此类实际占用的内存空间是9个字节。根据规则5，结构整体的对齐是min( sizeof( int ), pack_value ) = 4，所以sizeof( TestB ) = 12;




例子二：
#pragma pack(2)
class TestB
{
public:
int aa; //第一个成员，放在[0,3]偏移的位置，
　　char a; //第二个成员，自身长为1，#pragma pack(4),取小值，也就是1，所以这个成员按一字节对齐，放在偏移[4]的位置。
　　short b; //第三个成员，自身长2，#pragma pack(4)，取2，按2字节对齐，所以放在偏移[6,7]的位置。
　　char c; //第四个，自身长为1，放在[8]的位置。
};
可见结果与例子一相同，各个成员的位置没有改变，但是此时结构整体的对齐是min( sizeof( int ), pack_value ) = 2，所以sizeof( TestB ) = 10；




例子三：
#pragma pack(4)
class TestC
{
public:
char a; //第一个成员，放在[0]偏移的位置，
　　short b; //第二个成员，自身长2，#pragma pack(4)，取2，按2字节对齐，所以放在偏移[2,3]的位置。
　　char c; //第三个，自身长为1，放在[4]的位置。
};
整个类的实际内存消耗是5个字节，整体按照min( sizeof( short ), 4 ) = 2对齐，所以结果是sizeof( TestC ) = 6；




例子四：
struct Test
{
char x1; //第一个成员，放在[0]位置，
short x2; //第二个成员，自身长度为2，按2字节对齐，所以放在偏移[2,3]的位置，
float x3; //第三个成员，自身长度为4，按4字节对齐，所以放在偏移[4,7]的位置，
char x4; //第四个陈冠，自身长度为1，按1字节对齐，所以放在偏移[8]的位置，
};
所以整个结构体的实际内存消耗是9个字节，但考虑到结构整体的对齐是4个字节，所以整个结构占用的空间是12个字节。




例子五：
#pragma pack(8)


struct s1
{
short a; //第一个，放在[0,1]位置，
long b; //第二个，自身长度为4，按min(4, 8) = 4对齐，所以放在[4,7]位置
};
所以结构体的实际内存消耗是8个字节，结构体的对齐是min( sizeof( long ), pack_value ) = 4字节，所以整个结构占用的空间是8个字节。


struct s2
{
char c; //第一个，放在[0]位置，
s1 d; //第二个，根据规则四，对齐是min( 4, pack_value ) = 4字节，所以放在[4,11]位置,
long long e; //第三个，自身长度为8字节，所以按8字节对齐，所以放在[16,23]位置，
};
所以实际内存消耗是24自己，整体对齐方式是8字节，所以整个结构占用的空间是24字节。


#pragma pack()
所以：
sizeof(s2) = 24, s2的c后面是空了3个字节接着是d。