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结构体对齐的具体含义(#pragma pack的用法)

2013年09月27日 ⁄ 综合 ⁄ 共 2187字 ⁄ 字号 评论关闭
 

 

 
朋友帖了如下一段代码:
  #pragma pack(4)
  class TestB
  {
  public:
    int aa;
    char a;
    short b;
    char c;
  };
  int nSize = sizeof(TestB);
  这里nSize结果为12,在预料之中。
  现在去掉第一个成员变量为如下代码:
  #pragma pack(4)
  class TestC
  {
  public:
    char a;
    short b;
    char c;
  };
  int nSize = sizeof(TestC);
  按照正常的填充方式nSize的结果应该是8,为什么结果显示nSize为6呢?
事实上,很多人对#pragma pack的理解是错误的。
 
关于struct的使用方法
struct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array、struct、union等)的数据单元。对于结构体,编译器会自动进行成员变量的对齐,以提高运算效率。缺省情况下,编译器为结构体的每个成员按其自然对界(natural 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。
 自然对界是指按结构体的成员中size最大的成员对齐。
 
#pragma pack规定的对齐长度,实际使用的规则是:
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指定的数值和结构体的自然对齐长度中比较小的那个进行。
也就是说,当#pragma pack的值等于或超过所有数据成员长度的时候,这个值的大小将不产生任何效果。
结构体的对齐,按照结构体中size最大的数据成员和#pragma pack指定值之间,较小的那个进行。
 
具体解释
#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。
  };
这个类实际占据的内存空间是9字节
类之间的对齐,是按照类内部最大的成员的长度,和#pragma pack规定的值之中较小的一个对齐的。
所以这个例子中,类之间对齐的长度是min(sizeof(int),4),也就是4。
9按照4字节圆整的结果是12,所以sizeof(TestB)是12。
 
如果
#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。
  };
//可以看出,上面的位置完全没有变化,只是类之间改为按2字节对齐,9按2圆整的结果是10。
//所以 sizeof(TestB)是10。
最后看原贴:
现在去掉第一个成员变量为如下代码:
  #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。
  };
//整个类的大小是5字节,按照min(sizeof(short),4)字节对齐,也就是2字节对齐,结果是6
//所以sizeof(TestC)是6。
在Linux下面就是
#define __PACKED_ATTR       __attribute__ ((__packed__))
 
typedef struct {
        char p[3] __PACKED_ATTR;
        long i __PACKED_ATTR;
} test ;
 
typedef struct {
        char p[3];
        long i;
} test1;
 
gcc test.c 编译后,它们的大小就是7,8了
 
 
windows下面默认的是#pragma pack8
因为编译器在编译时会对程序进行优化,以便加快访问速度,所以一般都会按照2的倍数进行字节对齐。用这个宏就是为了防止编译器对结构的定义进行对齐。
#pragma(push,n)用来设置警告消息的等级

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