現在的一些處理器，需要你的數據的內存地址必須是對齊（align）的，即使不是必須，如果你對齊的話，運行的速度也會得到提升。雖然對齊會產生的額外內存空間，但相對于這個速度的提升來說，是值得的。
所謂對齊，就是地址必須能整除一個整數，這個就是對齊參數（alignment value）。合法的取值范圍是1、2、4、6、16、……、8192。
怎樣對齊呢？編譯器幫你搞定。
怎樣設置編譯器的對齊方式呢？用#pragma pack( n )和__declspec(align(#))。
依據它倆，編譯器是咋工作的？這個就是接下來要說的了。
#include <stdio.h>
#pragma pack( 1 )
struct A
{
char a;
short b;
char c;
};
int main()
{
printf("%d\n",sizeof(A));
return 0;
}
OK，下面對這個代碼進行詳細的分析。
用MSDN的話一言以蔽之：
“The alignment of a member (except the first one) will be on a boundary that is either a multiple of n or a multiple of the size of the member, whichever is smaller.”
翻譯成中文，也就是：
“結構體中的數據成員，除了第一個是始終放在最開始的地方，其它數據成員的地址必須是它本身大小或對齊參數兩者中較小的一個的倍數。”
P.S：注意上面所說的后面一句話，也就是說，結構體的數據成員的地址必須是本身大小和對齊參數中較小的那一個。
（1）在pack為1的時候，對齊參數是1，那么我們對這個結構體每一元素進行分析。
char a; // 第一個元素在[0]位置處
short b; //short兩個字節，地址是min(1,sizeof(short))的倍數，即1的倍數[1~2]
char c; // 地址應該是min(1,sizeof(1))的倍數，從而即為[3]
故在pack為1的時候，輸出的結果應該是4（[0~3]），其中所有的元素都填滿了。
（2）在pack為2的時候，同樣按照上面的方法，我們繼續來分析下。
Char a; //第一個占[0]位置。
Short b; //min(2,sizeof(short))，也就是必須為2的倍數，從而[2~3]
Char c;//min(2,sizeof(char))，也就是位1，地址為[4]
因此最后占據的大小是[0],[2~3],[4]，整個結構體的大小size必須是2的倍數，所以應該是6（向上對齊至2的倍數）
（3）在pack為4的時候，同上，得到的結果是
[0],[2~3],[4],因此也是6.
然后我們對上面的這個結構體變換一下順序，可以得到。
struct B
{
char a;
char b;
short c;
};
在#pragma pack(4)的情況下，輸出卻是4（注：上面的輸出時6）
解釋如下：
Char a;//占據一個字節，地址為【0】
Char b;//地址應該是min(4,sizeof(char)) = 1的倍數，也就是地址為【1】
Short c; //地址應該是min(4,sizeof(short)) = 2的倍數，也就是【2~3】
故總體占據的是【0~3】的連續單元，也就是4.
至此，我們對#prgama pack(n)的用法和對應的判定方法有了一個全新的認識。
特別提出：
sizeof(ao.a )還是1，sizeof(ao.b )還是2。
如果struct B中含有A的一個對象m_a，
struct B
{
…
A m_a;
…
}
則這個m_a對齊參數是A中最大的數據類型的大小（這里是short的2）和n中較小者。如果這個對齊參數是B中最大的話，最后B的大小也會與這個對齊參數有關。
m_a的對齊參數，由于是A的變量，所以采用A的對齊參數，也就是應該是A的最大元素個數和n中較小的值。而B的大小就要根據這個對齊參數來確定大小。
#include <iostream>
#include <stdlib.h>
#define NUM 1
using namespace std;
#pragma pack ( 16 )
typedef struct {
int a;
char b;
double c;
}test;
struct B
{
int a;
test b;
};
int main()
{
cout << "sizeof(int) = "<<sizeof(int) << endl;
cout << "sizeof(char) = " << sizeof(char) << endl;
cout << "sizeof(double) = " << sizeof(double) << endl;
cout << sizeof(test)<< endl;
cout << sizeof(B) << endl;
system("PAUSE");
return 0;
}
（1）在pack為1的時候，由于min中有一個為1，所以都是相鄰存放的。
Sizeof(test)就是int+char+double的大小之和，即13.
而對應的sizeof(B)則是一個int和一個struct之和。Int占4B，而struct的對齊參數則是
Min(1,sizeof(max(A)),A中最大的元素師double類型的，也就是8，所以結果是min(1,8)=1,所以也是相鄰存放的，而sizeof（A）的結果是13，所以直接是13+4 = 17.
此時，sizeof（B）的大小是17.
（2） 在pack為2的時候，此時min中有一個為2，對于test結構體，它的大小是4+2+8=14，因為在double的時候，min（2,8）=2，所以double類型的變量應該是2的倍數的地址，造成了char類型處空出了一個字節。總體就是14B。而對于B結構體而言，一個int占據4B，然后結構體的對齊參數采用min(2,max(A)),即min（2,8）= 2，由于是int，所以下一個地址是4，自然也是2的倍數，于是還是相鄰存放。而A結構體的大小時14，于是B結構體的大小時14+4=18.
（3） 在pack為4的情況下。同樣可以得到。此時對于A結構體的大小是4+4+8=16，因為double類型的必須是4的倍數，造成了char變量要占4個地方（實際只占一個，只是說這個地方空出來了3B），所以總體的大小為16.而同樣對于B結構體，sizeof的結果是16+4 = 20，因為對于里面的成員要是min(4,8) = 4，而int恰好是4的倍數，所以相鄰存放。于是就是16,20.
（4） 在pack為8的情況下（有所變化！！！），此時A結構體的大小是16，分析方法和上面相同，但是對于結構體B而言就有所區別，此時int還是4個字節，但是對于成員test結構體，它的對齊參數是min(8,max(A)) = min(8,sizeof(double) ) = 8也就是對齊參數是8，所以結構體變量要從地址為8開始，此時int就空出來了4B，從而最后求大小的時候應該是8+sizeof(A)= 8+16=24(最終測試結果如此)
（5）在pack為16的情況（以及以后的情況），結果是：A的大小為16B，而B的大小是24B。
總結：
（1） 對于一個由簡單類型組成的結構體，它的大小是由每一個成員變量的地址決定的。我們要按照定義的順序，分別求出來地址開始的地方。從地址為0開始，每一個變量都采取min(n,sizeof(x))//x表示該變量的類型；來確定起始地址是多少的倍數，然后開始計數，直到填滿該數據。最后求出來總的大小。而且在pack>=2的時候最終的大小需要時2的倍數，有時候需要向上取大為2的倍數。而在pack為1的情況則不需要。
（2） 對于含有結構體成員的結構體，方法同上，只是在于對于結構體變量的對齊參數取法需要說明，具體就是min(n,結構體成員的最大元素的大小)，就像上面的，結構體B中含有A成員，所以對齊參數就是min(n,sizeof(double))的大小，然后按照這個做法來取地址。
P.S：注意這里是pack而不是package，否則編譯器會直接忽略#pragma package()，因為即使發生錯誤編譯器也會直接忽略，而我們還是會默認認為編譯器已經當做了字節按照n來處理。(某些博客上面的內容很容易讓人誤解或者暈倒！)
以上代碼結果在Dev C++ , C-Free 5.0,VS 2010上均通過測試。
參考資料：
http://blog.csdn.net/whoismickey/archive/2009/03/28/4032155.aspx
posted on 2011-03-13 14:09
deercoder 閱讀(5171)
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