C/C++中Pragma的用法和做用

在全部的預處理指令中，#pragma 指令多是最複雜的了，它的做用是設定編譯器的狀態或者是指示編譯器完成一些特定的動做。#pragma 指令對每一個編譯器給出了一個方法,在保持與C 和C ++語言徹底兼容的狀況下,給出主機或操做系統專有的特徵。依據定義,編譯指示是機器或操做系統專有的,且對於每一個編譯器都是不一樣的。

其格式通常爲:
   #pragma para
其中para 爲參數，下面來看一些經常使用的參數。

1、#pragma message

message 參數：Message 參數是我最喜歡的一個參數，它可以在編譯信息輸出窗口中輸出相應的信息，這對於源代碼信息的控制是很是重要的。其使用方法爲：
   #pragma message(「消息文本」)
當編譯器遇到這條指令時就在編譯輸出窗口中將消息文本打印出來。

當咱們在程序中定義了許多宏來控制源代碼版本的時候，咱們本身有可能都會忘記有沒有正確的設置這些宏，此時咱們能夠用這條指令在編譯的時候就進行檢查。假設咱們但願判斷本身有沒有在源代碼的什麼地方定義了_X86 這個宏能夠用下面的方法
   #ifdef _X86
   #Pragma message(「_X86 macro activated!」)
   #endif
當咱們定義了_X86 這個宏之後，應用程序在編譯時就會在編譯輸出窗口裏顯示「_X86 macro activated!」。咱們就不會由於不記得本身定義的一些特定的宏而抓耳撓腮了。

2、#pragma code_seg

另外一個使用得比較多的pragma 參數是code_seg。格式如：
   #pragma code_seg( ["section-name"[,"section-class"] ] )
它可以設置程序中函數代碼存放的代碼段，當咱們開發驅動程序的時候就會使用到它。

3、#pragma once

#pragma once (比較經常使用）
只要在頭文件的最開始加入這條指令就可以保證頭文件被編譯一次，這條指令實際上在Visual C++6.0 中就已經有了，可是考慮到兼容性並無太多的使用它。

4、#pragma hdrstop

#pragma hdrstop 表示預編譯頭文件到此爲止，後面的頭文件不進行預編譯。BCB 能夠預編譯頭文件以加快連接的速度，但若是全部頭文件都進行預編譯又可能佔太多磁盤空間，因此使用這個選項排除一些頭文件。

有時單元之間有依賴關係，好比單元A 依賴單元B，因此單元B 要先於單元A 編譯。

你能夠用#pragma startup 指定編譯優先級，若是使用了#pragma package(smart_init) ，BCB就會根據優先級的大小前後編譯。

5、#pragma resource

#pragma resource "*.dfm"表示把*.dfm 文件中的資源加入工程。*.dfm 中包括窗體外觀的定義。

6、#pragma warning

   #pragma warning( disable : 4507 34; once : 4385; error : 164 )
等價於：
   #pragma warning(disable:4507 34) // 不顯示4507 和34 號警告信息
   #pragma warning(once:4385) // 4385 號警告信息僅報告一次
   #pragma warning(error:164) // 把164 號警告信息做爲一個錯誤。
同時這個pragma warning 也支持以下格式：
   #pragma warning( push [ ,n ] )
   #pragma warning( pop )  //這裏n 表明一個警告等級(1---4)。
   #pragma warning( push )保存全部警告信息的現有的警告狀態。
   #pragma warning( push, n)保存全部警告信息的現有的警告狀態，而且把全局警告等級設定爲n。
   #pragma warning( pop )向棧中彈出最後一個警告信息，在入棧和出棧之間所做的一切改動取消。例如：
   #pragma warning( push )
   #pragma warning( disable : 4705 )
   #pragma warning( disable : 4706 )
   #pragma warning( disable : 4707 )
   //.......
   #pragma warning( pop )
在這段代碼的最後，從新保存全部的警告信息(包括4705，4706 和4707)。

7、#pragma comment

#pragma comment(...)
該指令將一個註釋記錄放入一個對象文件或可執行文件中。

經常使用的lib 關鍵字，能夠幫咱們連入一個庫文件。好比：
   #pragma comment(lib, "user32.lib")
該指令用來將user32.lib 庫文件加入到本工程中。

linker:將一個連接選項放入目標文件中,你可使用這個指令來代替由命令行傳入的或者在開發環境中設置的連接選項,你能夠指定/include 選項來強制包含某個對象,例如:
   #pragma comment(linker, "/include:__mySymbol")

8、#pragma pack

這裏重點討論內存對齊的問題和#pragma pack（）的使用方法。

什麼是內存對齊？先看下面的結構：
struct TestStruct1
{
   char c1;
   short s;
   char c2;
   int i;
};
假設這個結構的成員在內存中是緊湊排列的，假設c1 的地址是0，那麼s 的地址就應該是1，c2 的地址就是3，i 的地址就是4。也就是c1 地址爲00000000, s 地址爲00000001, c2地址爲00000003, i 地址爲00000004。

但是，咱們在Visual C++6.0 中寫一個簡單的程序：
struct TestStruct1 a;
printf("c1 %p, s %p, c2 %p, i %p\n",
(unsigned int)(void*)&a.c1 - (unsigned int)(void*)&a,
(unsigned int)(void*)&a.s - (unsigned int)(void*)&a,
(unsigned int)(void*)&a.c2 - (unsigned int)(void*)&a,
(unsigned int)(void*)&a.i - (unsigned int)(void*)&a);
運行，輸出：
c1 00000000, s 00000002, c2 00000004, i 00000008。
爲何會這樣？這就是內存對齊而致使的問題。

一、爲何會有內存對齊？
字，雙字，和四字在天然邊界上不須要在內存中對齊。（對字，雙字，和四字來講，天然邊界分別是偶數地址，能夠被4 整除的地址，和能夠被8 整除的地址。）不管如何，爲了提升程序的性能，數據結構（尤爲是棧）應該儘量地在天然邊界上對齊。緣由在於，爲了訪問未對齊的內存，處理器須要做兩次內存訪問；然而，對齊的內存訪問僅須要一次訪問。

一個字或雙字操做數跨越了4 字節邊界，或者一個四字操做數跨越了8 字節邊界，被認爲是未對齊的，從而須要兩次總線週期來訪問內存。一個字起始地址是奇數但卻沒有跨越字邊界被認爲是對齊的，可以在一個總線週期中被訪問。某些操做雙四字的指令須要內存操做數在天然邊界上對齊。若是操做數沒有對齊，這些指令將會產生一個通用保護異常。

雙四字的天然邊界是可以被16 整除的地址。其餘的操做雙四字的指令容許未對齊的訪問（不會產生通用保護異常），然而，須要額外的內存總線週期來訪問內存中未對齊的數據。

缺省狀況下，編譯器默認將結構、棧中的成員數據進行內存對齊。所以，上面的程序輸出就變成了：c1 00000000, s 00000002, c2 00000004, i 00000008。編譯器將未對齊的成員向後移，將每個都成員對齊到天然邊界上，從而也致使了整個結構的尺寸變大。儘管會犧牲一點空間（成員之間有部份內存空閒），但提升了性能。也正是這個緣由，咱們不能夠斷言sizeof(TestStruct1)的結果爲8。在這個例子中，sizeof(TestStruct1)的結果爲12。

二、如何避免內存對齊的影響？
那麼，能不能既達到提升性能的目的，又能節約一點空間呢？有一點小技巧可使用。好比咱們能夠將上面的結構改爲：
struct TestStruct2
{
   char c1;
   char c2;
   short s;
   int i;
};

這樣一來，每一個成員都對齊在其天然邊界上，從而避免了編譯器自動對齊。在這個例子中，sizeof(TestStruct2)的值爲8。這個技巧有一個重要的做用，尤爲是這個結構做爲API的一部分提供給第三方開發使用的時候。第三方開發者可能將編譯器的默認對齊選項改變，從而形成這個結構在你的發行的DLL 中使用某種對齊方式，而在第三方開發者哪裏卻使用另一種對齊方式。這將會致使重大問題。
好比，TestStruct1 結構，咱們的DLL 使用默認對齊選項，對齊爲c1 00000000, s 00000002, c2 00000004, i 00000008，同時sizeof(TestStruct1)的值爲12。

而第三方將對齊選項關閉，致使c1 00000000, s 00000001, c2 00000003, i 00000004，同時sizeof(TestStruct1)的值爲8。

除此以外咱們還能夠利用#pragma pack（）來改變編譯器的默認對齊方式（固然通常編譯器也提供了一些改變對齊方式的選項，這裏不討論）。

使用指令#pragma pack (n)，編譯器將按照n 個字節對齊。
使用指令#pragma pack ()，編譯器將取消自定義字節對齊方式。

在#pragma pack (n)和#pragma pack ()之間的代碼按n 個字節對齊。可是，成員對齊有一個重要的條件,即每一個成員按本身的方式對齊.也就是說雖然指定了按n 字節對齊,但並非全部的成員都是以n 字節對齊。其對齊的規則是,每一個成員按其類型的對齊參數(一般是這個類型的大小)和指定對齊參數(這裏是n 字節)中較小的一個對齊，即：min( n, sizeof( item )) 。而且結構的長度必須爲所用過的全部對齊參數的整數倍,不夠就補空字節。看以下例子：
#pragma pack(8)
struct TestStruct4
{
   char a;
   long b;
};
struct TestStruct5
{
   char c;
   TestStruct4 d;
   long long e;
};
#pragma pack()

問題：
A)
sizeof(TestStruct5) = ?

B)
TestStruct5 的c 後面空了幾個字節接着是d?
TestStruct4 中,成員a 是1 字節默認按1 字節對齊,指定對齊參數爲8,這兩個值中取1,a

按1 字節對齊;成員b 是4 個字節,默認是按4 字節對齊,這時就按4 字節對齊,因此sizeof(TestStruct4)應該爲8;TestStruct5 中,c 和TestStruct4 中的a 同樣,按1 字節對齊,而d 是個結構,它是8 個字節,它
按什麼對齊呢?對於結構來講,它的默認對齊方式就是它的全部成員使用的對齊參數中最大的一個, TestStruct4 的就是4.因此,成員d 就是按4 字節對齊.成員e 是8 個字節,它是默認按8字節對齊,和指定的同樣,因此它對到8 字節的邊界上,這時,已經使用了12 個字節了,因此又添加了4 個字節的空,從第16 個字節開始放置成員e.這時,長度爲24,已經能夠被8(成員e 按8字節對齊)整除.這樣,一共使用了24 個字節.內存佈局以下（*表示空閒內存，1 表示使用內存。單位爲1byete）：
a b
TestStruct4 的內存佈局：1***,1111,

c
TestStruct4.a TestStruct4.b d
TestStruct5 的內存佈局： 1***, 1***, 1111, ****，11111111

這裏有三點很重要：
首先，每一個成員分別按本身的方式對齊,並能最小化長度。
其次，複雜類型(如結構)的默認對齊方式是它最長的成員的對齊方式,這樣在成員是複雜類型時,能夠最小化長度。
而後，對齊後的長度必須是成員中最大的對齊參數的整數倍,這樣在處理數組時能夠保證每一項都邊界對齊。

補充一下,對於數組,好比:char a[3];它的對齊方式和分別寫3 個char 是同樣的.也就是說它仍是按1 個字節對齊.若是寫: typedef char Array3[3];Array3 這種類型的對齊方式仍是按1個字節對齊,而不是按它的長度。

可是不論類型是什麼,對齊的邊界必定是1,2,4,8,16,32,64....中的一個。

另外，注意別的#pragma pack 的其餘用法：
#pragma pack(push) //保存當前對其方式到packing stack
#pragma pack(push,n) 等效於
#pragma pack(push)
#pragma pack(n) //n=1,2,4,8,16 保存當前對齊方式，設置按n 字節對齊
#pragma pack(pop) //packing stack 出棧，並將對其方式設置爲出棧的對齊方