详解C/C++中的的:#pragma pack(push) 、#pragma pack(pop) 和#pragma pack()

前言

我们知道结构体内存对齐字节可以通过#pragma pack(n) 的方式来指定。
但是,有没有想过一个问题,某些时候我想4字节对齐,有些时候我又想1字节或者8字节对齐,那么怎么解决这个问题呢?
此时,#pragma pack(push) 和#pragma pack(pop) 以及#pragma pack()应运而生。
看测试代码:(说明,64位GCC,默认8字节对齐)
在这里插入图片描述
屏蔽了的代码先别看,只看这个结构体,在默认8字节对齐的方式下,sizeof大小为24个字节,这不再做分析,之前随笔分析过了。

pragma pack()

然后我加上强制4字节对齐之后:
在这里插入图片描述
那么现在,我再新建一个结构体B,内容和结构体C一样,只是对齐方式向分别采取不同的方式:

#include <stdio.h>

#pragma   pack(4) 
struct C {
    double d;
    char b;
    int a;
    short c;
};
#pragma pack() 
struct B {
    double d;
    char b;
    int a;
    short c;
};

像上面那样处理之后,输出:先打印结构C,再打印结构B
在这里插入图片描述
这说明了,在强制4字节对齐之后,我加上#pragma pack() ,能够让程序恢复默认对齐(这里是8字节)状态。
#pragma pack() 能够取消自定义的对齐方式,恢复默认对齐。

pragma(pop) & pragma pack(push)

继续测试:

#pragma   pack(4) 
struct CC {
    double d;
    char b;
    int a;
    short c;
};
#pragma pack(pop) 
struct BB{
    double d;
    char b;
    int a;
    short c;
};

输出:
在这里插入图片描述
好像没什么作用的感觉,那么再加上一个#pragma pack(push)试试呢?

#include <stdio.h>

#pragma pack(push) 
#pragma   pack(4) 

struct CC {
    double d;
    char b;
    int a;
    short c;
};

#pragma pack(pop) 

struct BB{
    double d;
    char b;
    int a;
    short c;
};
int main(void)
{
    
    printf("%u\n%u\n",sizeof(struct CC),sizeof(struct BB));
    return 0;
}

在这里插入图片描述
这样似乎改变了,有不同的地方体现了出来。
#pragma pack(push):
英文单词push是“压入”的意思。编译器编译到此处时将保存对齐状态(保存的是push指令之前的对齐状态)。
#pragma pack(pop):
英文单词pop是”弹出“的意思。编译器编译到此处时将恢复push指令前保存的对齐状态(请在使用该预处理命令之前使用#pragma pack(push))。
push和pop是一对应该同时出现的名词,只有pop没有push不起作用,只有push没有pop可以保持之前对齐状态(但是这样就没有使用push的必要了)。
这样就可以知道,当我们想要一个结构体按照4字节对齐时,可以使用#pragma pack(4) ,最后又想使用默认对齐方式时,可以使用#pragma pack() ;
也可以使用:

#pragma pack(push)
#pragma pack(4)
struct...
#pragma pack(pop)

这样在push和pop之间的结构体就可以按照pack指定的字节(这里是4字节对齐方式),而pop之后的结构体按照#pragma pack(push) 前对齐方式。
eg:

#include <stdio.h>
#pragma   pack(2) 
#pragma pack(push) 
#pragma   pack(4) 
struct CC {
    double d;
    char b;
    int a;
    short c;
};
 
#pragma   pack(1) 
struct BB{
    double d;
    char b;
    int a;
    short c;
};
#pragma pack(pop)
struct AA{
    double d;
    char b;
    int a;
    short c;
};
int main(void)
{
    
    printf("%u\n%u\n%u\n",sizeof(struct CC),sizeof(struct BB),sizeof(struct AA));
    return 0;
}

在这里插入图片描述
先按照2字节对齐,然后push保存2字节对齐,然后又强制4字节对齐,打印CC为20字节,然后强制1字节对齐,打印BB为15字节,然后pop,pop会让编译器回到push之前的对齐方式(这里是2字节对齐),打印AA(按照2字节对齐)16字节。
注意,#pragma pack() 取消自定义对齐方式,恢复默认方式,而push之后pop是回到push指令之前的对齐方式。
eg:

#include <stdio.h>
#pragma   pack(2) 
#pragma pack(push) 
#pragma   pack(4) 
struct CC {
    double d;
    char b;
    int a;
    short c;
};
 
#pragma   pack(1) 
struct BB{
    double d;
    char b;
    int a;
    short c;
};
#pragma pack()
struct AA{
    double d;
    char b;
    int a;
    short c;
};
int main(void)
{
    
    printf("%u\n%u\n%u\n",sizeof(struct CC),sizeof(struct BB),sizeof(struct AA));
    return 0;
}

只把pop改成pack()打印如下:
在这里插入图片描述
最后回到的不是2字节对齐,而是默认的8字节对齐。

延伸

还有延伸点:
在这里插入图片描述
上图红色处等价于它下面的两句。

语法:

#pragma pack( [show] | [push | pop] [, identifier], n )

说明:
1,pack提供数据声明级别的控制,对定义不起作用;
2,调用pack时不指定参数,n将被设成默认值;
3,一旦改变数据类型的alignment,直接效果就是占用memory的减少,但是performance会下降;

语法具体分析:
1,show:可选参数;显示当前packing aligment的字节数,以warning message的形式被显示;
2,push:可选参数;将当前指定的packing alignment数值进行压栈操作,这里的栈是the internal compiler stack,同时设置当前的packing alignment为n;如果n没有指定,则将当前的packing alignment数值压栈;
3,pop:可选参数;从internal compiler stack中删除最顶端的record;如果没有指定n,则当前栈顶record即为新的packing alignment数值;如果指定了n,则n将成为新的packing aligment数值;如果指定了identifier,则internal compiler stack中的record都将被pop直到identifier被找到,然后pop出identitier,同时设置packing alignment数值为当前栈顶的record;如果指定的identifier并不存在于internal compiler stack,则pop操作被忽略;
4,identifier:可选参数;当同push一起使用时,赋予当前被压入栈中的record一个名称;当同pop一起使用时,从internal compiler stack中pop出所有的record直到identifier被pop出,如果identifier没有被找到,则忽略pop操作;
5,n:可选参数;指定packing的数值,以字节为单位;

另外:

__attribute(aligned(n)),让所作用的数据成员对齐在n字节的自然边界上;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

参考

参考原文:https://www.cnblogs.com/yangguang-it/p/7392726.html

posted @ 2020-02-11 20:04  WindSun  阅读(1995)  评论(0编辑  收藏  举报
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