淺談C語(yǔ)言的字節(jié)對(duì)齊 #pragma pack(n)2
#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),那么偏移量必須滿足默認(rèn)的對(duì)齊方式。
第二、如果 n 小于該變量的類型所占用 的字節(jié)數(shù),那么偏移量為 n 的倍數(shù),不用滿足默認(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:
12
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)); 10
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)); 8
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,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
以上這篇淺談C語(yǔ)言的字節(jié)對(duì)齊 #pragma pack(n)2就是小編分享給大家的全部?jī)?nèi)容了,希望能給大家一個(gè)參考,也希望大家多多支持我們。
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欄 目:C語(yǔ)言
本文標(biāo)題:淺談C語(yǔ)言的字節(jié)對(duì)齊 #pragma pack(n)2
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