pragma pack(非常有用的字節對齊用法說明)
強調一點:
#pragma pack(4)
typedef struct
{
char buf[3];
word a;
}kk;
#pragma pack()
對齊的原則是min(sizeof(word
),4)=2,因此是2字節對齊,而不是我們認為的4字節對齊。
這里有三點很重要:
1.每個成員分別按自己的方式對齊,并能最小化長度
2.復雜類型(如結構)的默認對齊方式是它最長的成員的對齊方式,這樣在成員是復雜類型時,可以最小化長度
3.對齊后的長度必須是成員中最大的對齊參數的整數倍,這樣在處理數組時可以保證每一項都邊界對齊
補充一下,對于數組,比如:
char
a[3];這種,它的對齊方式和分別寫3個char是一樣的.也就是說它還是按1個字節對齊.
如果寫: typedef char
Array3[3];
Array3這種類型的對齊方式還是按1個字節對齊,而不是按它的長度.
不論類型是什么,對齊的邊界一定是1,2,4,8,16,32,64....中的一個.
聲明:
整理自網絡達人們的帖子,部分參照MSDN。
作用:
指定結構體、聯合以及類成員的packing alignment;
語法:
#pragma pack( [show] | [push | pop] [, identifier], n )
說明:
1,pack提供數據聲明級別的控制,對定義不起作用;
2,調用pack時不指定參數,n將被設成默認值;
3,一旦改變數據類型的alignment,直接效果就是占用memory的減少,但是performance會下降;
語法具體分析:
1,show:可選參數;顯示當前packing aligment的字節數,以warning
message的形式被顯示;
2,push:可選參數;將當前指定的packing alignment數值進行壓棧操作,這里的棧是the internal
compiler stack,同時設置當前的packing alignment為n;如果n沒有指定,則將當前的packing
alignment數值壓棧;
3,pop:可選參數;從internal compiler
stack中刪除最頂端的record;如果沒有指定n,則當前棧頂record即為新的packing
alignment數值;如果指定了n,則n將成為新的packing aligment數值;如果指定了identifier,則internal compiler
stack中的record都將被pop直到identifier被找到,然后pop出identitier,同時設置packing
alignment數值為當前棧頂的record;如果指定的identifier并不存在于internal compiler
stack,則pop操作被忽略;
4,identifier:可選參數;當同push一起使用時,賦予當前被壓入棧中的record一個名稱;當同pop一起使用時,從internal
compiler
stack中pop出所有的record直到identifier被pop出,如果identifier沒有被找到,則忽略pop操作;
5,n:可選參數;指定packing的數值,以字節為單位;缺省數值是8,合法的數值分別是1、2、4、8、16。
重要規則:
1,復雜類型中各個成員按照它們被聲明的順序在內存中順序存儲,第一個成員的地址和整個類型的地址相同;
2,每個成員分別對齊,即每個成員按自己的方式對齊,并最小化長度;規則就是每個成員按其類型的對齊參數(通常是這個類型的大小)和指定對齊參數中較小的一個對齊;
3,結構、聯合或者類的數據成員,第一個放在偏移為0的地方;以后每個數據成員的對齊,按照#pragma
pack指定的數值和這個數據成員自身長度兩個中比較小的那個進行;也就是說,當#pragma
pack指定的值等于或者超過所有數據成員長度的時候,這個指定值的大小將不產生任何效果;
4,復雜類型(如結構)整體的對齊是按照結構體中長度最大的數據成員和#pragma
pack指定值之間較小的那個值進行;這樣在成員是復雜類型時,可以最小化長度;
5,結構整體長度的計算必須取所用過的所有對齊參數的整數倍,不夠補空字節;也就是取所用過的所有對齊參數中最大的那個值的整數倍,因為對齊參數都是2的n次方;這樣在處理數組時可以保證每一項都邊界對齊;
更改c編譯器的缺省字節對齊方式:
在缺省情況下,c編譯器為每一個變量或數據單元按其自然對界條件分配空間;一般地可以通過下面的兩種方法來改變缺省的對界條件:
方法一:
使用#pragma
pack(n),指定c編譯器按照n個字節對齊;
使用#pragma pack(),取消自定義字節對齊方式。
方法二:
__attribute(aligned(n)),讓所作用的數據成員對齊在n字節的自然邊界上;如果結構中有成員的長度大于n,則按照最大成員的長度來對齊;
__attribute((packed)),取消結構在編譯過程中的優化對齊,按照實際占用字節數進行對齊。
綜上所述,下面給出例子并詳細分析:
例子一:
#pragma pack(4)
class TestB
{
public:
int aa;
//第一個成員,放在[0,3]偏移的位置,
char a; //第二個成員,自身長為1,#pragma
pack(4),取小值,也就是1,所以這個成員按一字節對齊,放在偏移[4]的位置。
short b; //第三個成員,自身長2,#pragma
pack(4),取2,按2字節對齊,所以放在偏移[6,7]的位置。
char c;
//第四個,自身長為1,放在[8]的位置。
};
可見,此類實際占用的內存空間是9個字節。根據規則5,結構整體的對齊是min( sizeof(
int ), pack_value ) = 4,所以sizeof( TestB ) = 12;
例子二:
#pragma pack(2)
class TestB
{
public:
int aa;
//第一個成員,放在[0,3]偏移的位置,
char a; //第二個成員,自身長為1,#pragma
pack(4),取小值,也就是1,所以這個成員按一字節對齊,放在偏移[4]的位置。
short b; //第三個成員,自身長2,#pragma
pack(4),取2,按2字節對齊,所以放在偏移[6,7]的位置。
char c;
//第四個,自身長為1,放在[8]的位置。
};
可見結果與例子一相同,各個成員的位置沒有改變,但是此時結構整體的對齊是min( sizeof(
int ), pack_value ) = 2,所以sizeof( TestB ) = 10;
例子三:
#pragma pack(4)
class TestC
{
public:
char a;
//第一個成員,放在[0]偏移的位置,
short b; //第二個成員,自身長2,#pragma
pack(4),取2,按2字節對齊,所以放在偏移[2,3]的位置。
char c;
//第三個,自身長為1,放在[4]的位置。
};
整個類的實際內存消耗是5個字節,整體按照min( sizeof( short ), 4 ) =
2對齊,所以結果是sizeof( TestC ) = 6;
例子四:
struct Test
{
char x1; //第一個成員,放在[0]位置,
short x2;
//第二個成員,自身長度為2,按2字節對齊,所以放在偏移[2,3]的位置,
float x3;
//第三個成員,自身長度為4,按4字節對齊,所以放在偏移[4,7]的位置,
char x4;
//第四個陳冠,自身長度為1,按1字節對齊,所以放在偏移[8]的位置,
};
所以整個結構體的實際內存消耗是9個字節,但考慮到結構整體的對齊是4個字節,所以整個結構占用的空間是12個字節。
例子五:
#pragma pack(8)
struct s1
{
short a; //第一個,放在[0,1]位置,
long b; //第二個,自身長度為4,按min(4,
8) = 4對齊,所以放在[4,7]位置
};
所以結構體的實際內存消耗是8個字節,結構體的對齊是min( sizeof( long ),
pack_value ) = 4字節,所以整個結構占用的空間是8個字節。
struct s2
{
char c; //第一個,放在[0]位置,
s1 d; //第二個,根據規則四,對齊是min( 4,
pack_value ) = 4字節,所以放在[4,11]位置,
long long e;
//第三個,自身長度為8字節,所以按8字節對齊,所以放在[16,23]位置,
};
所以實際內存消耗是24自己,整體對齊方式是8字節,所以整個結構占用的空間是24字節。
#pragma pack()
所以:
sizeof(s2) = 24, s2的c后面是空了3個字節接著是d。