結(jié)構(gòu)體對(duì)齊的具體含義（#pragma pack）

作者：panic2005年4月2日

還是來(lái)自csdn的帖子：
主　　題： ??探討：內(nèi)存對(duì)齊
作　　者： ??typedef_chen ((名未定)(我要騙人))
等　　級(jí)： ??
信 譽(yù) 值： ??100
所屬論壇： ??C/C++ C++ 語(yǔ)言
問(wèn)題點(diǎn)數(shù)： ??50
回復(fù)次數(shù)： ??1
發(fā)表時(shí)間： ??2005-04-02 22:53:27
??
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朋友帖了如下一段代碼：
　　#pragma pack(4)
　　class TestB
　　{
　　public:
　　　　int aa;
　　　　char a;
　　　　short b;
　　　　char c;
　　};
　　int nSize = sizeof(TestB);
　　這里nSize結(jié)果為12，在預(yù)料之中。

　　現(xiàn)在去掉第一個(gè)成員變量為如下代碼：
　　#pragma pack(4)
　　class TestC
　　{
　　public:
　　　　char a;
　　　　short b;
　　　　char c;
　　};
　　int nSize = sizeof(TestC);
　　按照正常的填充方式nSize的結(jié)果應(yīng)該是8，為什么結(jié)果顯示nSize為6呢？

事實(shí)上，很多人對(duì)#pragma pack的理解是錯(cuò)誤的。
#pragma pack規(guī)定的對(duì)齊長(zhǎng)度，實(shí)際使用的規(guī)則是：
結(jié)構(gòu)，聯(lián)合，或者類的數(shù)據(jù)成員，第一個(gè)放在偏移為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。
也就是說(shuō)，當(dāng)#pragma pack的值等于或超過(guò)所有數(shù)據(jù)成員長(zhǎng)度的時(shí)候，這個(gè)值的大小將不產(chǎn)生任何效果。
而結(jié)構(gòu)整體的對(duì)齊，則按照結(jié)構(gòu)體中最大的數(shù)據(jù)成員 和 #pragma pack指定值 之間，較小的那個(gè)進(jìn)行。

具體解釋
#pragma pack(4)
　　class TestB
　　{
　　public:
　　　　int aa; //第一個(gè)成員，放在[0,3]偏移的位置，
　　　　char a; //第二個(gè)成員，自身長(zhǎng)為1，#pragma pack(4),取小值，也就是1，所以這個(gè)成員按一字節(jié)對(duì)齊，放在偏移[4]的位置。
　　　　short b; //第三個(gè)成員，自身長(zhǎng)2，#pragma pack(4)，取2，按2字節(jié)對(duì)齊，所以放在偏移[6,7]的位置。
　　　　char c; //第四個(gè)，自身長(zhǎng)為1，放在[8]的位置。
　　};
這個(gè)類實(shí)際占據(jù)的內(nèi)存空間是9字節(jié)
類之間的對(duì)齊，是按照類內(nèi)部最大的成員的長(zhǎng)度，和#pragma pack規(guī)定的值之中較小的一個(gè)對(duì)齊的。
所以這個(gè)例子中，類之間對(duì)齊的長(zhǎng)度是min(sizeof(int),4)，也就是4。
9按照4字節(jié)圓整的結(jié)果是12，所以sizeof(TestB)是12。

如果
#pragma pack(2)
??? class TestB
　　{
　　public:
　　　　int aa; //第一個(gè)成員，放在[0,3]偏移的位置，
　　　　char a; //第二個(gè)成員，自身長(zhǎng)為1，#pragma pack(4),取小值，也就是1，所以這個(gè)成員按一字節(jié)對(duì)齊，放在偏移[4]的位置。
　　　　short b; //第三個(gè)成員，自身長(zhǎng)2，#pragma pack(4)，取2，按2字節(jié)對(duì)齊，所以放在偏移[6,7]的位置。
　　　　char c; //第四個(gè)，自身長(zhǎng)為1，放在[8]的位置。
　　};
//可以看出，上面的位置完全沒(méi)有變化，只是類之間改為按2字節(jié)對(duì)齊，9按2圓整的結(jié)果是10。
//所以 sizeof(TestB)是10。

最后看原貼：
現(xiàn)在去掉第一個(gè)成員變量為如下代碼：
　　#pragma pack(4)
　　class TestC
　　{
　　public:
　　　　char a;//第一個(gè)成員，放在[0]偏移的位置，
　　　　short b;//第二個(gè)成員，自身長(zhǎng)2，#pragma pack(4)，取2，按2字節(jié)對(duì)齊，所以放在偏移[2,3]的位置。
　　　　char c;//第三個(gè)，自身長(zhǎng)為1，放在[4]的位置。
　　};
//整個(gè)類的大小是5字節(jié)，按照min(sizeof(short),4)字節(jié)對(duì)齊，也就是2字節(jié)對(duì)齊，結(jié)果是6
//所以sizeof(TestC)是6。

感謝Michael 提出疑問(wèn)，在此補(bǔ)充：

當(dāng)數(shù)據(jù)定義中出現(xiàn)__declspec(?align()?)時(shí)，指定類型的對(duì)齊長(zhǎng)度還要用自身長(zhǎng)度和這里指定的數(shù)值比較，然后取其中較大的。最終類/結(jié)構(gòu)的對(duì)齊長(zhǎng)度也需要和這個(gè)數(shù)值比較，然后取其中較大的。

可以這樣理解， __declspec(?align()?) 和 #pragma pack是一對(duì)兄弟，前者規(guī)定了對(duì)齊的最小值，后者規(guī)定了對(duì)齊的最大值，兩者同時(shí)出現(xiàn)時(shí)，前者擁有更高的優(yōu)先級(jí)。
__declspec(?align()?)的一個(gè)特點(diǎn)是，它僅僅規(guī)定了數(shù)據(jù)對(duì)齊的位置，而沒(méi)有規(guī)定數(shù)據(jù)實(shí)際占用的內(nèi)存長(zhǎng)度，當(dāng)指定的數(shù)據(jù)被放置在確定的位置之后，其后的數(shù)據(jù)填充仍然是按照#pragma pack規(guī)定的方式填充的，這時(shí)候類/結(jié)構(gòu)的實(shí)際大小和內(nèi)存格局的規(guī)則是這樣的：
在__declspec(?align()?)之前，數(shù)據(jù)按照#pragma pack規(guī)定的方式填充，如前所述。當(dāng)遇到__declspec(?align()?)的時(shí)候，首先尋找距離當(dāng)前偏移向后最近的對(duì)齊點(diǎn)（滿足對(duì)齊長(zhǎng)度為max(數(shù)據(jù)自身長(zhǎng)度,指定值) )，然后把被指定的數(shù)據(jù)類型從這個(gè)點(diǎn)開(kāi)始填充，其后的數(shù)據(jù)類型從它的后面開(kāi)始，仍然按照#pragma pack填充，直到遇到下一個(gè)__declspec(?align()?)。
當(dāng)所有數(shù)據(jù)填充完畢，把結(jié)構(gòu)的整體對(duì)齊數(shù)值和__declspec(?align()?)規(guī)定的值做比較，取其中較大的作為整個(gè)結(jié)構(gòu)的對(duì)齊長(zhǎng)度。
特別的，當(dāng)__declspec(?align()?)指定的數(shù)值比對(duì)應(yīng)類型長(zhǎng)度小的時(shí)候，這個(gè)指定不起作用。