预编译处理——#pragma使用分析：结构体内存对齐

#pragma简介

1. #pragma用于指示编译器完成一些特定的动作
2. #pragma所定义的很多指示字都是编译器特有的
3. #pragma在不同的编译器间是不可移植的
4. 预处理器将忽略它不认识的#pragma指令
5. 不同的编译器可能以不同的方式解释同一条#pragma指令
   一般用法：
   #pragma parameter
   注：不同的parama参数语法和意义各不相同。

#pragma message

1. message参数在大多数的编译器中都有相似的实现
2. message参数在编译时输出消息到编译输出窗口中
3. message用于条件编译中可提示代码版本信息

 #if defined(ANDROID20)
      #pragma message("Compile Android SDK 2.0...")
      #define VERSION "Android 2.0"
 #endif

与#error和#warning不同， #pragma message仅仅代表一条编译信息，不代表程序错误。

示例代码：#pragma message使用示例

#include <stdio.h>

#define ANDROID23

#if defined(ANDROID20)
    #pragma message("Compile Android SDK 2.0...")
    #define VERSION "Android 2.0"
#elif defined(ANDROID23)
    #pragma message("Compile Android SDK 2.3...")
    #define VERSION "Android 2.3"
#elif defined(ANDROID40)
    #pragma message("Compile Android SDK 4.0...")
    #define VERSION "Android 4.0"
#else
    #error Compile Version is not provided!
#endif

int main()
{
    printf("%s\n", VERSION);

    return 0;
}

输出结果
ctest.c:8: note: #pragma message: Compile Android SDK 2.3…

#pragma once

1. #pragma once用于保证头文件只被编译一次
2. #pragma once是编译器相关的，不一定被支持

注：一般我们不使用这种方式，而是使用一下方式：

#ifndef _HEADER_FILE_H
#define _HEADER_FILE_H

//source code

#endif

#pragma pack

什么是内存对齐？

不同类型的数据在内存中按照一定的规则排列
而不一定是顺序的一个接一个的排列。

例如：以下Test1和Test2所占的内存空间是否相同？

实际上我们通过代码测试，Test1和Test2所占的内存空间是不相同的。那么它们在内存的分布是怎么样的呢？

为什么需要内存对齐？

1. CPU对内存的读取不是连续的，而是分成块读取的，块的大小只能是1、2、4、8、16…字节
2. 当读取操作的数据未对齐，则需要两次总线走起来访问内存，因此性能会大打折扣
3. 某些硬件平台只能从规定的相对地址处读取特定类型的数据，否则产生硬件异常

如何进行内存对齐？

1. #pragma pack用于指定内存对齐方式
2. #pragma pack能够改变编译器的默认对齐方式

问题：那么sizeof(struct Test1) = ?; sizeof(struct Test2) = ?

示例代码：结构体大小计算

#include <stdio.h>

#pragma pack(2)
struct Test1
{
    char  c1;
    short s;
    char  c2;
    int   i;
};
#pragma pack()

#pragma pack(4)
struct Test2
{
    char  c1;
    char  c2;
    short s;
    int   i;
};
#pragma pack()

int main()
{
    printf("sizeof(Test1) = %d\n", sizeof(struct Test1));
    printf("sizeof(Test2) = %d\n", sizeof(struct Test2));

    return 0;
}

输出结果：
sizeof(Test1) = 10
sizeof(Test2) = 8

内存对齐到底是如何计算的呢？

1. 第一个成员起始于0偏移处
2. 每个成员按其类型大小和pack参数中较小的一个进行对齐
   
   • 偏移地址必须能被对齐参数整除
   • 结构体成员的大小取其内部长度最大的数据成员作为其大小
3. 结构体总长度必须为所有对齐参数的整数倍

编译器在默认情况下按照4字节对齐。