#pragma pack 使用说明

本文介绍了使用#pragmapack指令控制C/C++编译器中的数据成员对齐方式,包括不同参数的作用及示例解析,帮助理解结构体内存布局。

原文地址:  http://hi.baidu.com/zhanghuikl/blog/item/124ea7998108a9006e068c19.html


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。


<think>好的,我现在需要回答用户的问题:“#pragma pack(1)如何使用”。首先,我需要回忆一下#pragma pack的作用。#pragma pack是C/C++中的预处理指令,用于控制结构体的内存对齐方式。用户的问题是关于设置pack值为1的情况,也就是取消结构体成员之间的填充,让结构体成员按1字节对齐。 首先,我应该解释#pragma pack的基本作用,然后具体说明使用方法。可能需要包括如何设置pack值,作用域,以及恢复默认对齐的方法。比如,#pragma pack(1)会将当前作用域内的结构体对齐方式设置为1字节,之后定义的结构体成员会紧密排列,没有填充。同时,可能需要提到通常的默认对齐是由编译器决定的,比如常见的是4或8字节。 然后,需要给出示例代码,展示使用#pragma pack(1)前后结构体大小的变化。例如,一个包含char和int的结构体,在默认对齐下可能有填充,而使用#pragma pack(1)后,结构体大小会是char的1字节加上int的4字节,总共5字节,而不是默认情况下的8字节(假设int是4字节,对齐到4字节边界,char后面填充3字节)。 还要注意作用域的问题,#pragma pack(1)的作用范围是从该指令开始到遇到#pragma pack()(不带参数,恢复之前的对齐)或者文件结束。所以,正确的使用方式可能是在需要紧凑对齐的结构体前设置,之后恢复默认,避免影响其他结构体。 另外,需要提醒使用#pragma pack(1)可能带来的性能问题,因为非对齐访问在某些架构(如ARM)上可能导致错误或性能下降,但x86架构通常支持非对齐访问。 现在,整理这些点,组织成清晰的回答。首先介绍#pragma pack(1)的作用,然后使用方法(设置、作用域、恢复),示例代码,以及注意事项。 接下来,需要生成相关问题。用户的问题是关于如何使用#pragma pack(1),相关问题可能涉及其他pack值的使用,与其他对齐指令的区别,结构体大小计算,不同编译器的支持情况,以及使用后的性能影响等。 例如: 1. #pragma pack(2)和#pragma pack(4)的作用与#pragma pack(1)有何不同? 2. 如何查看结构体在默认对齐和#pragma pack(1)下的内存布局? 3. 不同编译器(如GCC、MSVC)对#pragma pack的支持是否有差异? 4. 使用#pragma pack(1)后,结构体成员访问在ARM架构下可能出现什么问题? 5. 在C++中,#pragma pack(1)对类的成员变量对齐是否有影响?与结构体的处理是否一致? </think>`#pragma pack(1)` 是 C/C++ 中的预处理指令,用于设置结构体、联合体或类的成员变量按照 **1字节对齐**(即取消成员之间的填充字节),常用于需要紧凑内存布局的场景(如网络协议、硬件驱动的数据结构设计)。以下是具体使用方法和注意事项: ### **核心作用** 默认情况下,编译器会对结构体成员进行内存对齐(如 x86 下通常按4字节对齐),成员之间可能插入填充字节以提高访问效率。`#pragma pack(1)` 强制成员按1字节紧密排列,消除填充。 ### **使用步骤** 1. **设置对齐方式**:通过 `#pragma pack(n)` 设定对齐字节数(`n` 为1、2、4、8等2的幂次,`#pragma pack(1)` 即1字节对齐)。 2. **定义需要紧凑对齐的结构体**:在 `#pragma pack(1)` 之后定义的结构体,成员将按1字节排列。 3. **恢复默认对齐(可选)**:通过 `#pragma pack()` 恢复编译器默认的对齐方式(避免影响后续代码)。 ### **示例代码** ```cpp #include <iostream> using namespace std; // 默认对齐(假设编译器默认4字节对齐) struct DefaultStruct { char a; // 1字节(后面填充3字节,对齐到4字节) int b; // 4字节(总大小8字节) }; // 1字节对齐 #pragma pack(1) struct Pack1Struct { char a; // 1字节(无填充) int b; // 4字节(总大小5字节) }; #pragma pack() // 恢复默认对齐 int main() { cout << "默认对齐大小: " << sizeof(DefaultStruct) << endl; // 输出8 cout << "1字节对齐大小: " << sizeof(Pack1Struct) << endl; // 输出5 return 0; } ``` ### **注意事项** - **作用域**:`#pragma pack(1)` 的生效范围是从指令位置开始,直到遇到 `#pragma pack()` 或文件结束。 - **性能影响**:1字节对齐可能导致CPU访问非对齐内存(如访问跨4字节边界的int),在某些架构(如ARM)上可能触发错误或降低性能(x86/x64通常兼容)。 - **编译器差异**:部分编译器(如GCC)支持 `__attribute__((packed))` 替代方案,但 `#pragma pack` 是更通用的跨编译器指令。
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