C++数据对齐#pragma和__declspec(align(n))

C/C++数据对齐

为了避免混淆，做如下规定，以下代码若不加特殊说明都运行于32位平台，结构体的默认对齐值是8，各数据类型所占字节数分别为

char占一个字节

int占四个字节

double占八个字节。

两个例子

请问下面的结构体大小是多少？

struct Test
{
char c ;
int i ;
};

这个呢？

struct Test1
{
int i ;
double d ;
char c ;
};

在公布答案之前先看一下对齐的规则。

对齐规则

一般来说，结构体的对齐规则是先按数据类型自身进行对齐，然后再按整个结构体进行对齐，对齐值必须是2的幂，比如1，2， 4， 8， 16。如果一个类型按n字节对齐，那么该类型的变量起始地址必须是n的倍数。比如int按四字节对齐，那么int类型的变量起始地址一定是4的倍数，比如0x0012ff60，0x0012ff48等。

 

数据自身的对齐

数据自身的对齐值通常就是数据类型所占的空间大小，比如int类型占四个字节，那么它的对齐值就是4

整个结构体的对齐

整个结构体的对齐值一般是结构体中最大数据类型所占的空间，比如下面这个结构体的对齐值就是8，因为double类型占8个字节。

struct Test2
{
int i ;
double d ;
};

例子答案

有了上面的基础，再回过头去看看一开始的两个例子

先看结构体Test

1 c是char类型，按1个字节对齐

2 i是int类型，按四个字节对齐，所以在c和i之间实际上空了三个字节。

整个结构体一共是1 + 3（补齐）+ 4 = 8字节。

再看Test1

i是int类型，按4字节对齐

d是double类型，按8字节对齐，所以i和d之间空了4字节

c是char类型，按1字节对齐。

所以整个结构体是 4(i) + 4（补齐）+ 8(d) + 1(c) =  17字节，注意！还没完，整个结构体还没有对齐，因为结构体中空间最大的类型是double，所以整个结构体按8字节对齐，那么最终结果就是17 + 7（补齐） = 24字节。

书写结构体的建议

我们对Test1做一点改动

struct Test1
{
char c ;
int i ;
double d ;
};

这时Test1的大小就变成了16，而不是24了，节省了8个字节！可见结构体中成员的书写顺序对结构体大小的影响还是很大的，一个好的建议是，按照数据类型由小到大的顺序进行书写。

如何查看结构体的对齐值

使用预处理命令

#pragma pack(show)

该命令来查看当前的对齐值，但是要注意的是，结果是以warning的形式输出的，所以要在VS的警告窗口中才看得见，如下

warning C4810: value of pragma pack(show) == 8   

使用Visual Studio选项(以Visual Studio 2008为例)

Projects-Properties-Configuration Properties-C/C++-Code generation-Struct Member Alignment, 如果没有修改过，则默认值是Default，即8字节对齐。

如何修改结构体的对齐值

使用预处理指令

#pragma pack(num)

num是结构体的对齐值，比如下面的例子按四个字节对齐。

#pragma pack(4)

还可以是：

#pragma pack(push,4)

#pragma pack(pop)

这是将当前对齐方式压栈，然后设置对齐方式为4字节

最后pop是恢复保存的对齐值。

再就是设置的对齐值和数据本身的对齐值是取最小值最终对齐的，结构体的整体大小也是取结构中的最大大小的成员和设置对齐值中的较小的一个生效！

_declspec ( align() )的一个特点是，它仅仅规定了数据对齐的位置，而没有规定数据实际占用的内存长度，当指定的数据被放置在确定的位置之后，其后的数据填充仍然是按照#pragma pack规定的方式填充的，这时候类/结构的实际大小和内存格局的规则是这样的： 

在__declspec( align () )之前，数据按照#pragma pack规定的方式填充，如前所述。

当遇到__declspec( align() )的时候，首先寻找距离当前偏移向后最近的对齐点（满足对齐长度为 max(数据自身长度,指定值) )，

然后把被指定的数据类型从这个点开始填充，其后的数据类型从它的后面开始，仍然按照#pragma pack填充，

直到遇到下一个__declspec( align() )。 
当所有数据填充完毕，把结构的整体对齐数值和__declspec( align() )规定的值做比较，取其中较大的作为整个结构的对齐长度。 
特别的，当__declspec( align() )指定的数值比对应类型长度小的时候，这个指定不起作用。

#pragma pack(4)

__declspec(align(32))

class A

{

char a;

int    b;

}

class B

{

char a;

}

则A结构的大小为32，其中a与b的存储位置按照4进行对齐。结构B的大小不受__declspec设置的影响。

__declspec(align(32))

struct A

{

__declspec(align(64))

int a;

int b;

}

设置在结构体外面的对齐值只有在结构体中没有重新设置过对齐值得时候才起作用，并且只会影响整个结构体的大小，

设置在结构体里面的对齐值会影响下面成员的地址起始位置，整个结构体的大小由最后一次设置决定。如上所示变量a的起始地址是64的整数倍，而整个结构体的大小事64的整数倍。而成员b的起始地址还是a以后4个字节的位置，不受影响。

http://blog.163.com/hanyinlong@126/blog/static/99751486201282484139922/

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align  示例：

下面的一些例子展示了 __declspec(align(#))是怎样影响结构体数据的对齐的，

 

例子假设下面的定义：

 

 #define CACHE_LINE  32
 #define CACHE_ALIGN __declspec(align(CACHE_LINE))

 

下面这个例子，S1结构体用__declspec(align(32))定义，所有S1的使用，不论是变量的定

 

义还是其他类型的定义，都会保证这个结构体是以32个字节对齐。sizeof(struct S1)返回

 

32，并且在S1结构体容纳四个整形的16个字节后又增加了16个字节。每个整形成员需要4个

 

字节对齐，但是结构体本身声明为32字节对齐，所以总体的对齐是32个字节。

 

 struct CACHE_ALIGN S1 { // cache align all instances of S1
    int a, b, c, d;
 };
 struct S1 s1;   // s1 is 32-byte cache aligned

 

下面的例子，sizeof(struct S2)将要返回16,这着实是所有成员变量相加的和。因为这个和

 

就已经是成员中最大变量对齐需要字节数的倍数

 

 __declspec(align(8)) struct S2 {
    int a, b, c, d;
 };

 

下面的例子，sizeof((struct S3)将返回64.(S3从S1继承了对齐方式)

 

 

 struct S3 {
    struct S1 s1;   // S3 inherits cache alignment requirement
                   // from S1 declaration
    int a;         // a is now cache aligned because of s1
                   // 28 bytes of trailing padding
 };

 

 

下面的例子，注意a只有自然的对齐方式，也就是4个字节，但是S1必须以32个字节对齐，这

 

样将会有28个字节添加到a的末尾来保证S1以32字节对齐，S4仍久会继承S1的对齐方式，因

 

为在这个结构体中最大的字节需求也就是S1的需求，所以sizeof(struct S4)返回64

 

 

 struct S4 {
    int a;
    // 28 bytes padding
     struct S1 s1;      // S4 inherits cache alignment requirement of S1
 };

 

下面的三个变量同样使用了__declspec(align(#)),在每种情形，变量必须以32字节对齐，对

 

于数组，只是数组的基址要以32字节对齐，而不是每个元素都要被__declspec(align(#))所

 

影响。

 

 CACHE_ALIGN int i;
 CACHE_ALIGN int array[128];
 CACHE_ALIGN struct s2 s;

 

如果想要将数组中的每个元素都有这样的对齐方式（32），我们应该向下面这样做。

 

 typedef CACHE_ALIGN struct { int a; } S5;
 S5 array[10];

 

在下面例子中，格外注意的是对齐结构体本身和对齐结构体的第一个元素是等价的。

 

 CACHE_ALIGN struct S6 {
    int a;
    int b;
 };

 struct S7 {
    CACHE_ALIGN int a;
                int b;
 };

 

S6和S7有相同的对齐方式，内存分配方式以及大小。

http://blog.csdn.net/zhangweishuang/article/details/5885389