如何使用C語言的#pragma pack(n)來設定字節對齊

本篇文章為大家展示了如何使用C語言的#pragma pack(n)來設定字節對齊，內容簡明扼要并且容易理解，絕對能使你眼前一亮，通過這篇文章的詳細介紹希望你能有所收獲。

#pragma pack(n)

這是給編譯器用的參數設置，有關結構體字節對齊方式設置， #pragma pack是指定數據在內存中的對齊方式。

#pragma pack (n)             作用：C編譯器將按照n個字節對齊。
#pragma pack ()               作用：取消自定義字節對齊方式。

#pragma  pack (push,1)     作用：是指把原來對齊方式設置壓棧，并設新的對齊方式設置為一個字節對齊

#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，而不是編譯器默認，可以說后者更優，但是很多時候兩者差別不大

如：

#pragma pack(push) //保存對齊狀態

#pragma pack(4)//設定為4字節對齊

相當于 #pragma  pack (push,4) 

解釋一：

每個特定平臺上的編譯器都有自己的默認“對齊系數”(也叫對齊模數)。程序員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“對齊系數”。

規則：

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

2、結構(或聯合)的整體對齊規則：在數據成員完成各自對齊之后，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)最大數據成員長度中，比較小的那個進行。
 

解釋二：

n 字節的對齊方式 VC 對結構的存儲的特殊處理確實提高 CPU 存儲變量的速度，但是有時候也帶來 了一些麻煩，我們也屏蔽掉變量默認的對齊方式，自己可以設定變量的對齊方式。 VC 中提供了#pragma pack(n)來設定變量以 n 字節對齊方式。n 字節對齊就是說 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 節數，那么偏移量必須滿足默認的對齊方式。

第二、如果 n 小于該變量的類型所占用 的字節數，那么偏移量為 n 的倍數，不用滿足默認的對齊方式。結構的總大小也有個 約束條件，分下面兩種情況：如果 n 大于所有成員變量類型所占用的字節數，那么結 構的總大小必須為占用空間最大的變量占用的空間數的倍數； 否則必須為 n 的倍數。

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

#pragma pack(4)//設定為 4 字節對齊

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：

下面分析其存儲情況，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 字節對齊），m1 大小為 1 個字節。接著開始 為 m4 分配空間，這時其偏移量為 1，需要補足 3 個字節，這樣使偏移量滿足為 n=4 的倍數（因為 sizeof(double)大于 4）,m4 占用 8 個字節。接著為 m3 分配空間，這時 其偏移量為 12，滿足為 4 的倍數，m3 占用 4 個字節。這時已經為所有成員變量分配 了空間，共分配了 16 個字節，滿足為 n 的倍數。如果把上面的#pragma pack(4)改為 #pragma pack(8)，那么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，我堅持讀完后，然后自己編寫了一個程序：

#pragma pack(4)

struct node{

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

};

struct node n;

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

我自己算的結果是16，結果實際結果是：

12

然后結構體內部數據成員變動一下位置：

#pragma pack(4)

struct node{

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

struct node n;

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

12

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));

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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));

8

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：

其實之所以有內存字節對齊機制，就是為了最大限度的減少內存讀取次數。我們知道CPU讀取速度比內存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));

這里強制按照1字節進行對齊，可以理解成所有的內容都是按照1字節進行讀取（暫且這樣理解，因為這樣可以很好的理解內存對其機制），其他所有的數據成員都是1字節的整數倍，所以也就不用進行內存對其，各個成員在內存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));

這里強制按照2字節進行對齊。如果內存分布仍然是連續的話，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之后預留1BYTE，最后的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));

這里強制按照4字節進行對齊。所以char f后要預留3BYTE，而short int a 和 char b可以一次讀取到CPU(按照4字節讀取)，所以長度為12

如果#pramga pack(n)中的n大于結構體成員中任何一個成員所占用的字節數，則該n值無效。編譯器會選取結構體中最大數據成員的字節數為基準進行對其

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