【C】 24_#pragma 使用分析

pragma 簡介

• #pragma 用於指示編譯器完成一些特定的動做
• #pragma 所定義的不少指示字是編譯器特有的

• #pragma 在不一樣的編譯器間是不可移植的

  • 預處理器將忽略它不認識的#pragma指令
  • 不一樣的編譯器可能以不一樣的方式解析同一條#pragma指令

通常用法：

'#pragma parameter'

注： 不一樣的 parameter 參數語法和意義各不相同

C 語言預留給編譯器廠商的擴展指示字

pragma message

• message 參數在大多數的編譯器中都有類似的實現
• message 參數在編譯時輸出消息到編譯輸出窗口中
• message 用於條件編譯中可提示代碼的版本信息

#if defined(ANDROID20)
    #pragma message("Compile Android SDK 2.0 ...")
    #define VERSION "Android 2.0"
#endif

與 #error 和 #warning 不一樣，#pragma message 僅僅表明一條編譯消息，不表明程序錯誤。

實例分析： #pragma message 使用示例

#include <stdio.h>

#if defined(ANDROID20)
    #pragma message("Compile Android SDK 2.0 ...")
    #define VERSION "Android 2.0"
#elif defined(ANDROID23)
    #pragma message("Compile Android SDK 2.3 ...")
    #define VERSION "Android 2.3"
#elif defined(ANDROID40)
    #pragma message("Compile Android SDK 4.0...")
    #define VERSION "Android 4.0"
#else
    #error Compile Version is not provided!    
#endif

int main()
{
    printf("%s\n", VERSION);

    return 0;
}

編譯輸出：
[GCC]  test.c:10: note: #pragma message: Compile Android SDK 4.0...
[VC]   Compile Android SDK 4.0...

運行輸出：
[GCC]  Android 4.0
[VC]   Android 4.0

pragma once

• #pragma once 用於保證頭文件只被編譯一次
• #pragma once 是編譯器相關的，不必定被支持

#ifndef _HEADER_H_
#define _HEADER_H_

// source code

#endif

與

#pragma once

這兩種方式有什麼區別呢？

• #ifndef 爲 C 語言支持，實質包含了屢次，經過宏來決定是否選擇是否嵌入到源代碼中，預處理器處理屢次，保證只「嵌入一次」。
• #pragma once 爲編譯器支持，是真正的只編譯一次，以後遇到此文件，直接不作處理。
• #pragma once 具備更高的編譯效率。

示例分析： #pragma once 使用分析

Test.c

#include <stdio.h>
#include "global.h"
#include "global.h"

int main()
{
    printf("g_value = %d\n", g_value);

    return 0;
}

global.h

#pragma once

int g_value = 1;

輸出：
g_value = 1

VC GCC  : 無警告，無錯誤              【主持】
BCC     : 編譯出錯， g_value屢次定義  【不支持】

• 兼顧移植性與編譯效率的方法

#ifndef _HEADER_H_
    #define _HEADER_H_
    
    #pragma once
    
    // source code
    
    #endif

pragma pack

• 什麼是內存對齊

  • 不一樣類型的數據在內存中按照必定的規則排列
  • 而不必定是順序的一個接一個的排列

struct Test1
{
    char c1;
    short s2;
    char c2;
    int i;
};

struct Test2
{
    char c1;
    char c2;
    short s2;
    int i;
};

Test1 和 Test2 所佔的內存空間是否相同？

sizeof(struct Test1) = 12
sizeof(struct Test2) = 8

爲何須要內存對齊？

• CPU 對內存的讀取不是連續的，而是分紅塊讀取的，塊的大小隻能是一、二、四、八、16...字節

  • 當讀取操做的數據未對齊，則須要兩次總線來訪問內存，所以性能會大打折扣
  • 某些硬件平臺只能從規定的相對地址讀取特定類型的數據，不然產生硬件異常
• #pragm pack 用於指定內存對齊方式

未對齊形成兩次內存讀取【32位機器的讀寫最小粒度4字節】

#pragma pack 可以改變編譯器的默認對齊方式

#pragma pack(1)
struct Test1
{
    char c1;
    short s2;
    char c2;
    int i;
};
#pragma pack()

#pragma pack(1)
struct Test2
{
    char c1;
    char c2;
    short s2;
    int i;
};
#pragma pack()

sizeof(struct Test1) = 8
sizeof(struct Test2) = 8

struct 佔用的內存大小

• 第一個成員起始於 0 偏移處

• 每一個成員按其類型大小和pack參數中較小的一個進行對齊

  • 偏移地址必須能被對齊參數整除
  • 結構體成員的對齊參數大小取其內部pack參數與內部長度最大的數據成員之間較小的做爲其對齊參數大小
• 結構體總長度必須爲全部對齊參數的整數倍

編譯器默認狀況下按照 4 字節對齊

編程實驗： 結構體大小計算

Test_1.c

#include <stdio.h>

#pragma pack(2)
struct Test1
{               // 對齊參數  偏移地址  大小
    char c1;    // 1        0       1
    short s2;   // 2        2       2
    char c2;    // 1        5       2     
    int i;      // 2        6       4
};
#pragma pack()

#pragma pack(4)
struct Test2
{               // 對齊參數  偏移地址  大小
    char c1;    // 1        0       1
    char c2;    // 1        1       1
    short s2;   // 2        2       2
    int i;      // 4        4       4
};
#pragma pack()

int main()
{
    printf("%d\n", sizeof(struct Test1));    
    printf("%d\n", sizeof(struct Test2));    
}

輸出：
10
8

Test_2.c

#include <stdio.h>

#pragma pack(8)

struct S1    
{                 // 對齊參數 偏移地址  大小
    short s;      // 2       0       1
    long b;       // 4       4       4
};                // 總體長度爲全部對齊參數的整數倍, len = 4 + 4 = 8

struct S2
{                 // 對齊參數  偏移地址 大小
    char c;       // 1        0      1
    struct S1 d;  // 4        4      8
    double e;     // 8        16     8
};                // 總體長度爲全部對齊參數的整數倍 ， len = 8 + 16 = 24

#pragma pack()

int main()
{
    printf("%d\n", sizeof(struct S1));
    printf("%d\n", sizeof(struct S2));
}

輸出：[GCC] 
8
20   【截至2018/12/04，GCC 暫不支持8字節對齊，忽略pack(8)，默認4字節對齊】
 
輸出：[VC]
8
20

小結

• #pragma 用於指示編譯器完成一些特定的動做

• #pragma 所定義的不少指示字都是編譯器特有的

  • #pragma message 用於自定義編譯消息
  • #pragma once 用於保證頭文件只被編譯一次
  • #pragma pack 用於指定內存對齊方式

以上內容參考狄泰軟件學院系列課程，請你們保護原創！