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#Pragma Pack(n)與記憶體分配 pragma pack(push,1)與#pragma pack(1)的區別

from:http://blog.csdn.net/mylinx/article/details/7007309

 #pragma pack(n)

解釋一:

每個特定平臺上的編譯器都有自己的預設“對齊係數”(也叫對齊模數)。程式設計師可以通過預編譯命令#pragma pack(n),n=1,2,4,8,16來改變這一系數,其中的n就是你要指定的“對齊係數”。

  規則:

  1、資料成員對齊規則:結構(struct)(或聯合(union))的資料成員,第一個資料成員放在offset為0的地方,以後每個資料成員的對齊按照#pragma pack指定的數值和這個資料成員自身長度中,比較小的那個進行。

  2、結構(或聯合)的整體對齊規則:在資料成員完成各自對齊之後,結構(或聯合)本身也要進行對齊,對齊將按照#pragma pack指定的數值和結構(或聯合)最

大資料成員長度中,比較小的那個進行。

解釋二:

n 位元組的對齊方式 VC 對結構的儲存的特殊處理確實提高 CPU 儲存變數的速度,但是有時候也帶來 了一些麻煩,我們也遮蔽掉變數預設的對齊方式,自己可以設定變數的對齊方式。 VC 中提供了#pragma pack(n)來設定變數以 n 位元組對齊方式。n 位元組對齊就是說 變數存放的起始地址的偏移量有兩種情況:

第一、如果 n 大於等於該變數所佔用的字 節數,那麼偏移量必須滿足預設的對齊方式。

第二、如果 n 小於該變數的型別所佔用 的位元組數,那麼偏移量為 n 的倍數,不用滿足預設的對齊方式。結構的總大小也有個 約束條件,分下面兩種情況:如果 n 大於所有成員變數型別所佔用的位元組數,那麼結 構的總大小必須為佔用空間最大的變數佔用的空間數的倍數; 否則必須為 n 的倍數。

下面舉例說明其用法。 #pragma pack(push) //儲存對齊狀態

 #pragma pack(4)//設定為 4 位元組對齊

struct test { char m1; double m4; int m3; }; #pragma pack(pop)//恢復對齊狀態 以上結構體的大小為 16:

下面分析其儲存情況,首先為 m1 分配空間,其偏移量 為 0,滿足我們自己設定的對齊方式(4 位元組對齊),m1 大小為 1 個位元組。接著開始 為 m4 分配空間,這時其偏移量為 1,需要補足 3 個位元組,這樣使偏移量滿足為 n=4 的倍數(因為 sizeof(double)大於 4),m4 佔用 8 個位元組。接著為 m3 分配空間,這時 其偏移量為 12,滿足為 4 的倍數,m3 佔用 4 個位元組。這時已經為所有成員變數分配 了空間,共分配了 16 個位元組,滿足為 n 的倍數。如果把上面的#pragma pack(4)改為 #pragma pack(8),那麼我們可以得到結構的大小為 24。

大家看了這些文字描述頭也一定會發麻吧,我堅持讀完後,然後自己編寫了一個程式:

#pragma pack(4)

struct node{

  int e;
  char f;
  short int a;
  char b;

};

struct node n;

printf("%d\n",sizeof(n));

我自己算的結果是16,結果實際結果是:

然後結構體內部資料成員變動一下位置:

#pragma pack(4)

struct node{

  char f;
  int e;
  short int a;
  char b;};

struct node n;

printf("%d\n",sizeof(n));

將對齊位數強制定位2

#pragma pack(2)

struct node{

  char f;
  int e;
  short int a;
  char b;};

struct node n;

printf("%d\n",sizeof(n));

將對齊位數強制定位1

#pragma pack(1)

struct node{

  char f;
  int e;
  short int a;
  char b;};

struct node n;

printf("%d\n",sizeof(n));

看著輸出結果和文字描述有點暈,下面簡單說一下俺的判定規則吧:

其實之所以有記憶體位元組對齊機制,就是為了最大限度的減少記憶體讀取次數。我們知道CPU讀取速度比記憶體讀取速度快至少一個數量級,所以為了節省運算花費時間,只能以犧牲空間來換取時間了。

下面舉例說明如何最大限度的減少讀取次數。

#pragma pack(1)

struct node{

  char f;
  int e;
  short int a;
  char b;};

struct node n;

printf("%d\n",sizeof(n));

這裡強制按照1位元組進行對齊,可以理解成所有的內容都是按照1位元組進行讀取(暫且這樣理解,因為這樣可以很好的理解記憶體對其機制),其他所有的資料成員都是1位元組的整數倍,所以也就不用進行記憶體對其,各個成員在記憶體中就按照實際順序進行排列,結構體實際長度為8

#pragma pack(2)

struct node{

  char f;
  int e;
  short int a;
  char b;};

struct node n;

printf("%d\n",sizeof(n));

這裡強制按照2位元組進行對齊。如果記憶體分佈仍然是連續的話,那麼int e就得三次才能讀到CPU中,所以為了“講究”int e的讀取,所以在char f之後預留1BYTE,最後的char b也是如此,所以長度為10

#pragma pack(4)

struct node{

  char f;
  int e;
  short int a;
  char b;};

struct node n;

printf("%d\n",sizeof(n));

這裡強制按照4位元組進行對齊。所以char f後要預留3BYTE,而short int a 和 char b可以一次讀取到CPU(按照4位元組讀取),所以長度為12

如果#pramga pack(n)中的n大於結構體成員中任何一個成員所佔用的位元組數,則該n值無效。編譯器會選取結構體中最大資料成員的位元組數為基準進行對其

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這是給編譯器用的引數設定,有關結構體位元組對齊方式設定, #pragma pack是指定資料在記憶體中的對齊方式。

#pragma pack (n)             作用:C編譯器將按照n個位元組對齊。
#pragma pack ()               作用:取消自定義位元組對齊方式。


#pragma  pack (push,1)     作用:是指把原來對齊方式設定壓棧,並設新的對齊方式設定為1個位元組對齊

#pragma pack(pop)            作用:恢復對齊狀態

因此可見,加入push和pop可以使對齊恢復到原來狀態,而不是編譯器預設,可以說後者更優,但是很多時候兩者差別不大

如:

#pragma pack(push) //儲存當前對齊狀態

#pragma pack(4)//設定為4位元組對齊

  相當於 #pragma  pack (push,4)  

#pragma  pack (1)           作用:調整結構體的邊界對齊,讓其以一個位元組對齊;<使結構體按1位元組方式對齊>

#pragma  pack ()

例如:

#pragma pack(1)

struct sample
{
char a;
double b;
};

#pragma pack()

注:若不用#pragma pack(1)和#pragma pack()括起來,則sample按編譯器預設方式對齊(成員中size最大的那個)。即按8位元組(double)對齊,則sizeof(sample)==16.成員char a佔了8個位元組(其中7個是空位元組);若用#pragma pack(1),則sample按1位元組方式對齊sizeof(sample)==9.(無空位元組),比較節省空間啦,有些場和還可使結構體更易於控制。

應用例項

在網路協議程式設計中,經常會處理不同協議的資料報文。一種方法是通過指標偏移的方法來得到各種資訊,但這樣做不僅程式設計複雜,而且一旦協議有變化,程式修改起來也比較麻煩。在瞭解了編譯器對結構空間的分配原則之後,我們完全可以利用這一特性定義自己的協議結構,通過訪問結構的成員來獲取各種資訊。這樣做,不僅簡化了程式設計,而且即使協議發生變化,我們也只需修改協議結構的定義即可,其它程式無需修改,省時省力。下面以TCP協議首部為例,說明如何定義協議結構。其協議結構定義如下:

#pragma pack(1) // 按照1位元組方式進行對齊
struct TCPHEADER 
{
     short SrcPort; 
// 16位源埠號
     short DstPort; 
// 16位目的埠號
     int SerialNo; 
// 32位序列號
     int AckNo; 
// 32位確認號
     unsigned char HaderLen : 4; 
// 4位首部長度
     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位視窗大小
     short TcpChkSum; 
// 16位TCP檢驗和
     short UrgentPointer; 
// 16位緊急指標
}; 
#pragma pack()