細說 #pragma pack(n)

在C語言中，結構是一種複合數據類型，其構成元素既能夠是基本數據類型（如int、long、float等）的變 量，也能夠是一些複合數據類型（如數組、結構、聯合等）的數據單元。在結構中，編譯器爲結構的每一個成員按其天然對界（alignment）條件分配空間。 各個成員按照它們被聲明的順序在內存中順序存儲，第一個成員的地址和整個結構的地址相同。

例如，下面的結構各成員空間分配狀況：

struct test
{
     char x1;
     short x2;
     float x3;
     char x4;
};

結構的第一個成員x1，其偏移地址爲0，佔據了第1個字節。第二個成員x2爲short類型，其起始地址必須2字節 對界，所以，編譯器在x2和x1之間填充了一個空字節。結構的第三個成員x3和第四個成員x4剛好落在其天然對界地址上，在它們前面不須要額外的填充字 節。在test結構中，成員x3要求4字節對界，是該結構全部成員中要求的最大對界單元，於是test結構的天然對界條件爲4字節，編譯器在成員x4後面 填充了3個空字節。整個結構所佔據空間爲12字節。

更改C編譯器的缺省字節對齊方式
在缺省狀況下，C編譯器爲每個變量或是數據單元按其天然對界條件分配空間。通常地，能夠經過下面的方法來改變缺省的對界條件：
     · 使用僞指令#pragma pack (n)，C編譯器將按照n個字節對齊。
     · 使用僞指令#pragma pack ()，取消自定義字節對齊方式。

另外，還有以下的一種方式：
     · __attribute((aligned (n)))，讓所做用的結構成員對齊在n字節天然邊界上。若是結構中有成員的長度大於n，則按照最大成員的長度來對齊。
     · __attribute__ ((packed))，取消結構在編譯過程當中的優化對齊，按照實際佔用字節數進行對齊。

以上的n = 1, 2, 4, 8, 16... 第一種方式較爲常見。

( via http://blog.csdn.net/wenddy112/articles/300583.aspx )

下面有一道在 CSDN論壇 上討論火熱的題：

Intel和微軟和本公司同時出現的面試題

#pragma pack(8)

struct s1{
short a;
long b;
};

struct s2{
char c;
s1 d;
long long e;
};

#pragma pack()

問
1.sizeof(s2) = ?
2.s2的c後面空了幾個字節接着是d?

感謝 redleaves(ID最吊的網友) 的解答，結果以下：

sizeof(S2)結果爲24.
成員對齊有一個重要的條件,即每一個成員分別對齊.即每一個成員按本身的方式對齊.
也就是說上面雖然指定了按8字節對齊,但並非全部的成員都是以8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8字節)中較小的一個對齊.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.
S1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(S1)應該爲8;
S2 中,c和S1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,S1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.
                          a    b
S1的內存佈局：11**,1111,
                          c    S1.a S1.b     d
S2的內存佈局：1***,11**,1111,****11111111

這裏有三點很重要:
1.每一個成員分別按本身的方式對齊,並能最小化長度
2.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
3.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];這種,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.
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.

測試的編譯器：

GCC 2.95 3.1 3.3 3.4 4.0 MS C/C++ 7.0 7.1 8.0 beta Borland C/C++ 5.6 6.0 Intel C/C++ 7.0 8.0 8.1 DigitalMars C/C++ 8.4 OpenWatcom 1.3 Codeplay C/C++ 2.1.7