#pragma pack(push,1) & #pragma pack(pop)

本文介绍了#pragmapack指令在C语言中的应用,详细解释了它如何控制结构体成员的内存对齐方式。通过对具体示例的分析,读者可以了解到不同对齐设置对结构体大小的影响,以及在网络协议编程中的实际应用。

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1 引子

      在程序中,有的时候我们定义结构体的时候,要用#pragma pack(push,1) & #pragma pack(pop)类似代码将结构体包起来。

一般形式如下:

#pragma pack(push,1);

struct A

{

 

} ;

#pragma pack(pop);

这么做有什么目的呢?

 注:下列内容来自网络。

2 #pragma pack简介

#pragma pack是指定数据在内存中的对齐方式,

在C语言中,结构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(如数组、结构、联合等)的数据单元。在结构中,编译器为结构的每个成员按其自然对界(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。

例 1:

struct sample
{
char a;
double b;
};

若不用#pragma pack(1)和#pragma pack()括起来,则sample按编译器默认方式对齐(成员中size最大的那个)。即按8字节(double)对齐,则sizeof(sample)==16.成员char a占了8个字节(其中7个是空字节)

若用#pragma pack(1),则sample按1字节方式对齐sizeof(sample)==9.(无空字节)

例 2:下面的结构各成员空间分配情况:
struct test
{
     char x1;
     short x2;
     float x3;
     char x4;
};
     结构的第一个成员x1,其偏移地址为0,占据了第1个字节。第二个成员x2为short类型,其起始地址必须2字节对界,因此,编译器在x2和x1之间填充了一个空字节。结构的第三个成员x3和第四个成员x4恰好落在其自然对界地址上,在它们前面不需要额外的填充字节。在test结构中,成员x3要求4字节对界,是该结构所有成员中要求的最大对界单元,因而test结构的自然对界条件为4字节,编译器在成员x4后面填充了3个空字节。整个结构所占据空间为12字节。
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是数据单元按其自然对界条件分配空间。一般地,可以通过下面的方法来改变缺省的对界条件:
  · 使用伪指令#pragma pack (n),C编译器将按照n个字节对齐。
     · 使用伪指令#pragma pack (),取消自定义字节对齐方式。

     另外,还有如下的一种方式:
     · __attribute((aligned (n))),让所作用的结构成员对齐在n字节自然边界上。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。

以上的n = 1, 2, 4, 8, 16... 第一种方式较为常见。

3 应用实例

  在网络协议编程中,经常会处理不同协议的数据报文。一种方法是通过指针偏移的方法来得到各种信息,但这样做不仅编程复杂,而且一旦协议有变化,程序修改起来也比较麻烦。在了解了编译器对结构空间的分配原则之后,我们完全可以利用这一特性定义自己的协议结构,通过访问结构的成员来获取各种信息。这样做,不仅简化了编程,而且即使协议发生变化,我们也只需修改协议结构的定义即可,其它程序无需修改,省时省力。下面以TCP协议首部为例,说明如何定义协议结构。其协议结构定义如下:
 

 

#pragma pack(1) // 按照1字节方式进行对齐

struct TCPHEADER
{
     short SrcPort; // 16位源端口号

     short DstPort; // 16位目的端口号

     int SerialNo; // 32位序列号

     int AckNo; // 32位确认号

     unsigned char HaderLen : 4; // 4位首部长度

     unsigned char Reserved1 : 4; // 保留6位中的4位

     unsigned char Reserved2 : 2; // 保留6位中的2位

     unsigned char URG : 1;
     unsigned char ACK : 1;
     unsigned char PSH : 1;
     unsigned char RST : 1;
     unsigned char SYN : 1;
     unsigned char FIN : 1;
     short WindowSize; // 16位窗口大小

     short TcpChkSum; // 16位TCP检验和

     short UrgentPointer; // 16位紧急指针

};
#pragma pack()

下面是我的Linuxcnc控制伺服电机的hal文件,怎么通过引脚的方式让OPenplc可以和Linuxcnc交换数据 loadrt [KINS]KINEMATICS loadrt [EMCMOT]EMCMOT servo_period_nsec=[EMCMOT]SERVO_PERIOD num_joints=[KINS]JOINTS loadusr -W lcec_conf ethercat-conf.xml loadrt lcec loadrt cia402 count=4 addf motion-command-handler servo-thread addf motion-controller servo-thread addf lcec.read-all servo-thread addf lcec.write-all servo-thread addf cia402.0.read-all servo-thread addf cia402.0.write-all servo-thread addf cia402.1.read-all servo-thread addf cia402.1.write-all servo-thread addf cia402.2.read-all servo-thread addf cia402.2.write-all servo-thread addf cia402.3.read-all servo-thread addf cia402.3.write-all servo-thread #config # 模式 1csp 0csv setp cia402.0.csp-mode 1 setp cia402.0.pos-scale 1677721.6 setp cia402.1.csp-mode 1 setp cia402.1.pos-scale 1677721.6 setp cia402.2.csp-mode 1 setp cia402.2.pos-scale 1677721.6 setp cia402.3.csp-mode 1 setp cia402.3.pos-scale 1677721.6 #连接第一台伺服(轴0) #from servo(ethercat) to cia402 net x-statusword lcec.0.0.cia-statusword => cia402.0.statusword net x-opmode-display lcec.0.0.opmode-display => cia402.0.opmode-display net x-drv-act-pos lcec.0.0.actual-position => cia402.0.drv-actual-position net x-drv-act-velo lcec.0.0.actual-velocity => cia402.0.drv-actual-velocity #from cia402 to servo(ethercat) net x-controlword cia402.0.controlword => lcec.0.0.cia-controlword net x-modes-of-operation cia402.0.opmode => lcec.0.0.opmode net x-drv-target-pos cia402.0.drv-target-position => lcec.0.0.target-position net x-drv-target-velo cia402.0.drv-target-velocity => lcec.0.0.target-velocity #连接第二台伺服(轴1) net y-statusword lcec.0.1.cia-statusword => cia402.1.statusword net y-opmode-display lcec.0.1.opmode-display => cia402.1.opmode-display net y-drv-act-pos lcec.0.1.actual-position => cia402.1.drv-actual-position net y-drv-act-velo lcec.0.1.actual-velocity => cia402.1.drv-actual-velocity net y-controlword cia402.1.controlword => lcec.0.1.cia-controlword net y-modes-of-op cia402.1.opmode => lcec.0.1.opmode net y-drv-target-pos cia402.1.drv-target-position => lcec.0.1.target-position net y-drv-target-velo cia402.1.drv-target-velocity => lcec.0.1.target-velocity #连接第三台伺服(轴2) net z-statusword lcec.0.2.cia-statusword => cia402.2.statusword net z-opmode-display lcec.0.2.opmode-display => cia402.2.opmode-display net z-drv-act-pos lcec.0.2.actual-position => cia402.2.drv-actual-position net z-drv-act-velo lcec.0.2.actual-velocity => cia402.2.drv-actual-velocity net z-controlword cia402.2.controlword => lcec.0.2.cia-controlword net z-modes-of-op cia402.2.opmode => lcec.0.2.opmode net z-drv-target-pos cia402.2.drv-target-position => lcec.0.2.target-position net z-drv-target-velo cia402.2.drv-target-velocity => lcec.0.2.target-velocity #连接第四台伺服(轴3) net c-statusword lcec.0.3.cia-statusword => cia402.3.statusword net c-opmode-display lcec.0.3.opmode-display => cia402.3.opmode-display net c-drv-act-pos lcec.0.3.actual-position => cia402.3.drv-actual-position net c-drv-act-velo lcec.0.3.actual-velocity => cia402.3.drv-actual-velocity net c-controlword cia402.3.controlword => lcec.0.3.cia-controlword net c-modes-of-op cia402.3.opmode => lcec.0.3.opmode net c-drv-target-pos cia402.3.drv-target-position => lcec.0.3.target-position net c-drv-target-velo cia402.3.drv-target-velocity => lcec.0.3.target-velocity #from motion to cia net x-enable <= joint.0.amp-enable-out => cia402.0.enable net x-amp-fault => joint.0.amp-fault-in <= cia402.0.drv-fault net x-pos-cmd <= joint.0.motor-pos-cmd => cia402.0.pos-cmd net x-pos-fb => joint.0.motor-pos-fb <= cia402.0.pos-fb net y-enable <= joint.1.amp-enable-out => cia402.1.enable net y-amp-fault => joint.1.amp-fault-in <= cia402.1.drv-fault net y-pos-cmd <= joint.1.motor-pos-cmd => cia402.1.pos-cmd net y-pos-fb => joint.1.motor-pos-fb <= cia402.1.pos-fb net z-enable <= joint.2.amp-enable-out => cia402.2.enable net z-amp-fault => joint.2.amp-fault-in <= cia402.2.drv-fault net z-pos-cmd <= joint.2.motor-pos-cmd => cia402.2.pos-cmd net z-pos-fb => joint.2.motor-pos-fb <= cia402.2.pos-fb net c-enable <= joint.3.amp-enable-out => cia402.3.enable net c-amp-fault => joint.3.amp-fault-in <= cia402.3.drv-fault net c-pos-cmd <= joint.3.motor-pos-cmd => cia402.3.pos-cmd net c-pos-fb => joint.3.motor-pos-fb <= cia402.3.pos-fb setp iocontrol.0.emc-enable-in 1
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