C语言之#pragma pack或者__packed学习

C语言之#pragma pack学习

 

转自：http://www.cppblog.com/range/archive/2011/07/15/151094.html

 

 

#pragma pack学习
或者写成__packed

 

      最近调试网络的服务端程序，自己写了一个小客户端程序来测试，发现服务程序解包错误。经调试发现客户端的协议头大小和服务器端的协议头大小不一致。原因是服务器端加了#pragma pack(1),而客户端没加。

    之前没接触过这个编译宏，现在来认真学习之。

    首先google之~~

    原来#pragma pack有几种形式，我所接触到的是#pragma pack(n)，即变量以n字节对齐。

    变量对齐在每个系统中是不一样的，默认的对齐方式能有效的提高cpu取指取数的速度，但是可能会浪费一定的空间。在网络程序中采用#pragma pack(1),即变量紧缩，不但可以减少网络流量，还可以兼容各种系统，不会因为系统对齐方式不同而导致解包错误。

    了解了概念和优点，现在我们就来测试之~

 

    平台：CPU—Pentium E5700 内存—2G

     1.操作系统：ubuntu 11.04 32bit   编译器：G++ 4.5.2

     2.操作系统：windows xp              编译器：VS2010

 

    先看第一个测试。

    结构体在正常情况和紧缩情况在以上不同环境下占用的内存大小。

1 struct pack {
2   int i;
3   short s;
4   double d;
5   char c;
6   short f;
7 }

  
   测试结果为：

    1：
   

 

    2：
    
  
    测试结果分析：

 

 

    可以看出紧缩后结构体的大小为15，是结构体内置类型大小的和。但是在默认情况下，结构体的大小都是对齐字节数的倍数。ubuntu下pack只需要20个字节，而windows要24个字节。这是因为ubuntu是以4字节对齐，而windows则是以最大的内置类型的字节数对齐，在结构体内最大的内置类型为double，其大小为8个字节。他们在内存中的对齐方式如下图：

    1：

    

    2：

    

   还需注意的是，在对齐类型的内部都是以2字节对齐的。

   结论：在默认情况下，linux操作系统是以4字节对齐，windows操作系统则是以最大的内置类型对齐。

 

   第二个测试

   一个结构体内包含另外一个结构体，其大小的情况。

   内部的结构体为

1 struct pack {
2   short s;
3   double d;
4 }

   外部的结构体为

   1 struct complex _pack{

2   char c;
3   struct pack s;
4   double d;
5 };

    我们有四种情况：

     1.      pack紧缩，complex _pack紧缩

     2.      pack紧缩，complex _pack默认

     3.      pack默认，complex _pack紧缩

     4.      pack默认，complex _pack默认

    以下的排列均按此顺序。

     测试的结果

      1：

      

     2：

      

    测试结果分析：

    在两个操作系统下，除了第一种情况----内结构体和外结构体都紧缩----相同之外，其他三种情况都不相同。我们可以根据偏移画出结构体在内存中的情况。第一种情况省略。

     1：

     

     2：

     

    结论：#pragma pack只影响当前结构体的变量的对齐情况，并不会影响结构体内部的结构体变量的排列情况。或者说#pragma pack的作用域只是一层。我们由第三种情况，内部结构体正常，外部结构体紧缩，可以得出结构体的对齐是按偏移计算的。

    这里还有一个问题没解决，为什么第二种情况内部结构体的偏移都是1?不是4或者8？