如何使用C語(yǔ)言的#pragma pack(n)來(lái)設(shè)定字節(jié)對(duì)齊

本篇文章為大家展示了如何使用C語(yǔ)言的#pragma pack(n)來(lái)設(shè)定字節(jié)對(duì)齊，內(nèi)容簡(jiǎn)明扼要并且容易理解，絕對(duì)能使你眼前一亮，通過(guò)這篇文章的詳細(xì)介紹希望你能有所收獲。

#pragma pack(n)

這是給編譯器用的參數(shù)設(shè)置，有關(guān)結(jié)構(gòu)體字節(jié)對(duì)齊方式設(shè)置， #pragma pack是指定數(shù)據(jù)在內(nèi)存中的對(duì)齊方式。

#pragma pack (n)             作用：C編譯器將按照n個(gè)字節(jié)對(duì)齊。
#pragma pack ()               作用：取消自定義字節(jié)對(duì)齊方式。

#pragma  pack (push,1)     作用：是指把原來(lái)對(duì)齊方式設(shè)置壓棧，并設(shè)新的對(duì)齊方式設(shè)置為一個(gè)字節(jié)對(duì)齊

#pragma pack(pop)            作用：恢復(fù)對(duì)齊狀態(tài)

因此可見(jiàn)，加入push和pop可以使對(duì)齊恢復(fù)到原來(lái)狀態(tài)，而不是編譯器默認(rèn)，可以說(shuō)后者更優(yōu)，但是很多時(shí)候兩者差別不大

如：

#pragma pack(push) //保存對(duì)齊狀態(tài)

#pragma pack(4)//設(shè)定為4字節(jié)對(duì)齊

相當(dāng)于 #pragma  pack (push,4) 

解釋一：

每個(gè)特定平臺(tái)上的編譯器都有自己的默認(rèn)“對(duì)齊系數(shù)”(也叫對(duì)齊模數(shù))。程序員可以通過(guò)預(yù)編譯命令#pragma pack(n)，n=1,2,4,8,16來(lái)改變這一系數(shù)，其中的n就是你要指定的“對(duì)齊系數(shù)”。

規(guī)則：

1、數(shù)據(jù)成員對(duì)齊規(guī)則：結(jié)構(gòu)(struct)(或聯(lián)合(union))的數(shù)據(jù)成員，第一個(gè)數(shù)據(jù)成員放在offset為0的地方，以后每個(gè)數(shù)據(jù)成員的對(duì)齊按照#pragma pack指定的數(shù)值和這個(gè)數(shù)據(jù)成員自身長(zhǎng)度中，比較小的那個(gè)進(jìn)行。

2、結(jié)構(gòu)(或聯(lián)合)的整體對(duì)齊規(guī)則：在數(shù)據(jù)成員完成各自對(duì)齊之后，結(jié)構(gòu)(或聯(lián)合)本身也要進(jìn)行對(duì)齊，對(duì)齊將按照#pragma pack指定的數(shù)值和結(jié)構(gòu)(或聯(lián)合)最大數(shù)據(jù)成員長(zhǎng)度中，比較小的那個(gè)進(jìn)行。
 

解釋二：

n 字節(jié)的對(duì)齊方式 VC 對(duì)結(jié)構(gòu)的存儲(chǔ)的特殊處理確實(shí)提高 CPU 存儲(chǔ)變量的速度，但是有時(shí)候也帶來(lái) 了一些麻煩，我們也屏蔽掉變量默認(rèn)的對(duì)齊方式，自己可以設(shè)定變量的對(duì)齊方式。 VC 中提供了#pragma pack(n)來(lái)設(shè)定變量以 n 字節(jié)對(duì)齊方式。n 字節(jié)對(duì)齊就是說(shuō) 變量存放的起始地址的偏移量有兩種情況：

第一、如果 n 大于等于該變量所占用的字 節(jié)數(shù)，那么偏移量必須滿(mǎn)足默認(rèn)的對(duì)齊方式。

第二、如果 n 小于該變量的類(lèi)型所占用 的字節(jié)數(shù)，那么偏移量為 n 的倍數(shù)，不用滿(mǎn)足默認(rèn)的對(duì)齊方式。結(jié)構(gòu)的總大小也有個(gè) 約束條件，分下面兩種情況：如果 n 大于所有成員變量類(lèi)型所占用的字節(jié)數(shù)，那么結(jié) 構(gòu)的總大小必須為占用空間最大的變量占用的空間數(shù)的倍數(shù)； 否則必須為 n 的倍數(shù)。

下面舉例說(shuō)明其用法。 #pragma pack(push) //保存對(duì)齊狀態(tài)

#pragma pack(4)//設(shè)定為 4 字節(jié)對(duì)齊

struct test { char m1; double m4; int m3; }; #pragma pack(pop)//恢復(fù)對(duì)齊狀態(tài) 以上結(jié)構(gòu)體的大小為 16：

下面分析其存儲(chǔ)情況，首先為 m1 分配空間，其偏移量 為 0，滿(mǎn)足我們自己設(shè)定的對(duì)齊方式（4 字節(jié)對(duì)齊），m1 大小為 1 個(gè)字節(jié)。接著開(kāi)始 為 m4 分配空間，這時(shí)其偏移量為 1，需要補(bǔ)足 3 個(gè)字節(jié)，這樣使偏移量滿(mǎn)足為 n=4 的倍數(shù)（因?yàn)?sizeof(double)大于 4）,m4 占用 8 個(gè)字節(jié)。接著為 m3 分配空間，這時(shí) 其偏移量為 12，滿(mǎn)足為 4 的倍數(shù)，m3 占用 4 個(gè)字節(jié)。這時(shí)已經(jīng)為所有成員變量分配 了空間，共分配了 16 個(gè)字節(jié)，滿(mǎn)足為 n 的倍數(shù)。如果把上面的#pragma pack(4)改為 #pragma pack(8)，那么我們可以得到結(jié)構(gòu)的大小為 24。

大家看了這些文字描述頭也一定會(huì)發(fā)麻吧，我堅(jiān)持讀完后，然后自己編寫(xiě)了一個(gè)程序：

#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(jié)果是16，結(jié)果實(shí)際結(jié)果是：

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然后結(jié)構(gòu)體內(nèi)部數(shù)據(jù)成員變動(dòng)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));

12

將對(duì)齊位數(shù)強(qiáng)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));

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將對(duì)齊位數(shù)強(qiáng)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));

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看著輸出結(jié)果和文字描述有點(diǎn)暈，下面簡(jiǎn)單說(shuō)一下俺的判定規(guī)則吧：

其實(shí)之所以有內(nèi)存字節(jié)對(duì)齊機(jī)制，就是為了最大限度的減少內(nèi)存讀取次數(shù)。我們知道CPU讀取速度比內(nèi)存讀取速度快至少一個(gè)數(shù)量級(jí)，所以為了節(jié)省運(yùn)算花費(fèi)時(shí)間，只能以犧牲空間來(lái)?yè)Q取時(shí)間了。

下面舉例說(shuō)明如何最大限度的減少讀取次數(shù)。

#pragma pack(1)

struct node{

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

struct node n;

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

這里強(qiáng)制按照1字節(jié)進(jìn)行對(duì)齊，可以理解成所有的內(nèi)容都是按照1字節(jié)進(jìn)行讀?。〞呵疫@樣理解，因?yàn)檫@樣可以很好的理解內(nèi)存對(duì)其機(jī)制），其他所有的數(shù)據(jù)成員都是1字節(jié)的整數(shù)倍，所以也就不用進(jìn)行內(nèi)存對(duì)其，各個(gè)成員在內(nèi)存中就按照實(shí)際順序進(jìn)行排列，結(jié)構(gòu)體實(shí)際長(zhǎng)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));

這里強(qiáng)制按照2字節(jié)進(jìn)行對(duì)齊。如果內(nèi)存分布仍然是連續(xù)的話(huà)，那么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之后預(yù)留1BYTE，最后的char b也是如此，所以長(zhǎng)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));

這里強(qiáng)制按照4字節(jié)進(jìn)行對(duì)齊。所以char f后要預(yù)留3BYTE，而short int a 和 char b可以一次讀取到CPU(按照4字節(jié)讀取)，所以長(zhǎng)度為12

如果#pramga pack(n)中的n大于結(jié)構(gòu)體成員中任何一個(gè)成員所占用的字節(jié)數(shù)，則該n值無(wú)效。編譯器會(huì)選取結(jié)構(gòu)體中最大數(shù)據(jù)成員的字節(jié)數(shù)為基準(zhǔn)進(jìn)行對(duì)其

上述內(nèi)容就是如何使用C語(yǔ)言的#pragma pack(n)來(lái)設(shè)定字節(jié)對(duì)齊，你們學(xué)到知識(shí)或技能了嗎？如果還想學(xué)到更多技能或者豐富自己的知識(shí)儲(chǔ)備，歡迎關(guān)注億速云行業(yè)資訊頻道。