linux_c__attribute__pragma_pack


原文链接: linux_c__attribute__pragma_pack

【区别】 pragma作用于结构内的成员变量;attribute ((aligned(n)))作用于结构体分配地址的对齐方式 和 结构体的大小。

typedef struct Student_t
{
	int age;
	char c;
}__attribute__((aligned (64))) Student;
//影响结构体自身的对齐和大小,每个结构体单独占用64字节 ,不影响其中结构体中元素的对齐 
 
typedef struct Node_t
{
	int a;
	char c;
} Node __attribute__((aligned(64)));
//只影响Node的对齐, 不影响Node的大小 
//对于Node定义的数组,只影响整个数组的起始地址,不影响其中每个数组元素的对齐,每个变量还是占用8个字节,按8字节对齐,总占用内存是64的倍数。 
 
typedef struct Node_p{
	int a;
	char c;
}__attribute__((packed)) Node_p ;
//影响结构中元素的对齐,通知编译器不做对齐处理等价于  #pragma pack(1)
 
#pragma pack(push)
#pragma pack(1)

typedef struct
{
	int age;
	char c;
}user;

#pragma pack(pop)


#pragma pack(push,2)
typedef struct List_t
{
	int a;
	char c;
}List;
#pragma pack(pop)
//push 和 pop成对出现 ,等价于 #pragma pack(2)  修改结构体中元素对齐规则 
 
typedef int  __attribute__((aligned(8))) myint;
// 只影响对齐不影响大小,整个数组按照起始地址8整数倍,数组大小是8的倍数 ,数组元素每个大小还是4 
 
int main()
{
    myint MYA[5],mya;
    printf("MYA:%p %p %d mya:%p %d\n",&MYA[0],&MYA[4],sizeof(MYA),&mya,sizeof(mya));

    Student C[5],c;
    printf("C:%p %p %d  c:%p %d\n",&C,&C[4],sizeof(C),&c,sizeof(c)) ;
    Node_p cc; 
    printf("***%p %p %d***\n",&(cc.c),&(cc.a),sizeof(Node_p)) ;

    Node A[5], a;
    printf("A:%p %p %d  a:%p %d\n",&A,&A[4],sizeof(A),&a,sizeof(a));

    List B[5], b;
    printf("B:%p %p %d  a:%p %d\n",&B,&B[4],sizeof(B),&b,sizeof(b)) ;
    return 0;
}

输出结果

x86下,GCC默认按4字节对齐,它会在sex后面跟name后面分别填充三个和两个字节使length和整个结构体对齐。于是我们sizeof(my_stu)会得到长度为20,而不是15.
  
  四、attribute选项
  
  struct stu{
   char sex;
   int length;
   char name[10];
  }attribute ((aligned (1)));
  
  struct stu my_stu; 
  则sizeof(my_stu)可以得到大小为15。
  
  上面的定义等同于
  struct stu{
   char sex;
   int length;
   char name[10];
  }attribute ((packed));
  struct stu my_stu;
  
  attribute((packed))得变量或者结构体成员使用最小的对齐方式,即对变量是一字节对齐,对域(field)是位对齐.
  
  五、什么时候需要设置对齐
  
   在设计不同CPU下的通信协议时,或者编写硬件驱动程序时寄存器的结构这两个地方都需要按一字节对齐。即使看起来本来就自然对齐的也要使其对齐,以免不同的编译器生成的代码不一样.

一、快速理解

什么是字节对齐?
在C语言中,结构是一种复合数据类型,其构成元素既可以是基本数据类型(如int、long、float等)的变量,也可以是一些复合数据类型(如数组、结构、联合等)的数据单元。在结构中,编译器为结构的每个成员按其自然边界(alignment)分配空间。各个成员按照它们被声明的顺序在内存中顺序存储,第一个成员的地址和整个结构的地址相同。

为了使CPU能够对变量进行快速的访问,变量的起始地址应该具有某些特性,即所谓的”对齐”. 比如4字节的int型,其起始地址应该位于4字节的边界上,即起始地址能够被4整除.

字节对齐有什么作用?
字节对齐的作用不仅是便于cpu快速访问,同时合理的利用字节对齐可以有效地节省存储空间。

对于32位机来说,4字节对齐能够使cpu访问速度提高,比如说一个long类型的变量,如果跨越了4字节边界存储,那么cpu要读取两次,这样效率就低了。但是在32位机中使用1字节或者2字节对齐,反而会使变量访问速度降低。所以这要考虑处理器类型,另外还得考虑编译器的类型。在vc中默认是4字节对齐的,GNU gcc 也是默认4字节对齐。

更改C编译器的缺省字节对齐方式
在缺省情况下,C编译器为每一个变量或是数据单元按其自然对界条件分配空间。一般地,可以通过下面的方法来改变缺省的对界条件:
· 使用伪指令#pragma pack (n),C编译器将按照n个字节对齐。
· 使用伪指令#pragma pack (),取消自定义字节对齐方式。

另外,还有如下的一种方式:
· __attribute((aligned (n))),让所作用的结构成员对齐在n字节自然边界上。如果结构中有成员的长度大于n,则按照最大成员的长度来对齐。
· attribute ((packed)),取消结构在编译过程中的优化对齐,按照实际占用字节数进行对齐。

举例说明
struct test
{
char x1;
short x2;
float x3;
char x4;
};
译器默认情况下会对这个struct作自然边界(有人说“自然对界”我觉得边界更顺口)对齐,结构的第一个成员x1,其偏移地址为0,占据了第1个字节。第二个成员x2为short类型,其起始地址必须2字节对界,因此,编译器在x2和x1之间填充了一个空字节。结构的第三个成员x3和第四个成员x4恰好落在其自然边界地址上,在它们前面不需要额外的填充字节。在test结构中,成员x3要求4字节对界,是该结构所有成员中要求的最大边界单元,因而test结构的自然对界条件为4字节,编译器在成员x4后面填充了3个空字节。整个结构所占据空间为12字节。

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