首先請(qǐng)大家先看下面代碼：
typedef struct
{
UINT32 NumElements;
union
{
UINT32 ObjectHandle;
}Entry;
}STR_ARRAY, *PSTR_ARRAY;
還有這兩句#pragma pack(push, 1)
#pragma pack(pop)
#pragma pack( [ n ] )
該指令指定結(jié)構(gòu)和聯(lián)合成員的緊湊對(duì)齊。而一個(gè)完整的轉(zhuǎn)換單元的結(jié)構(gòu)和聯(lián)合的緊湊對(duì)齊由/ Z p 選項(xiàng)設(shè)置。緊湊對(duì)齊用p a c e 編譯指示在數(shù)據(jù)說(shuō)明層設(shè)置。該編譯指示在其出現(xiàn)后的第一個(gè)結(jié)構(gòu)或聯(lián)合說(shuō)明處生效。該編譯指示對(duì)定義無(wú)效。當(dāng)你使用#pragma pack ( n ) 時(shí), 這里n 為1 、2 、4 、8 或1 6 。第一個(gè)結(jié)構(gòu)成員之后的每個(gè)結(jié)構(gòu)成員都被存儲(chǔ)在更小的成員類(lèi)型或n 字節(jié)界限內(nèi)。如果你使用無(wú)參量的#pragma pack , 結(jié)構(gòu)成員被緊湊為以/ Z p 指定的值。該缺省/ Z p 緊湊值為/ Z p 8 。
編譯器也支持以下增強(qiáng)型語(yǔ)法:
#pragma pack( [ [ { p u s h | p o p } , ] [ 標(biāo)識(shí)符, ] ] [ n] )若不同的組件使用p a c k 編譯指示指定不同的緊湊對(duì)齊, 這個(gè)語(yǔ)法允許你把程序組件組合為一個(gè)單獨(dú)的轉(zhuǎn)換單元。帶p u s h 參量的p a c k 編譯指示的每次出現(xiàn)將當(dāng)前的緊湊對(duì)齊存儲(chǔ)到一個(gè)內(nèi)部編譯器堆棧中。編譯指示的參量表從左到右讀取。如果你使用p u s h , 則當(dāng)前緊湊值被存儲(chǔ)起來(lái); 如果你給出一個(gè)n 的值, 該值將成為新的緊湊值。若你指定一個(gè)
標(biāo)識(shí)符, 即你選定一個(gè)名稱(chēng), 則該標(biāo)識(shí)符將和這個(gè)新的的緊湊值聯(lián)系起來(lái)。帶一個(gè)p o p 參量的p a c k 編譯指示的每次出現(xiàn)都會(huì)檢索內(nèi)部編譯器堆棧頂?shù)闹?并且使該值為新的緊湊對(duì)齊值。如果你使用p o p 參量且內(nèi)部編譯器堆棧是空的,則緊湊值為命令行給定的值, 并且將產(chǎn)生一個(gè)警告信息。若你使用p o p 且指定一
個(gè)n 的值, 該值將成為新的緊湊值。若你使用p o p 且指定一個(gè)標(biāo)識(shí)符, 所有存儲(chǔ)在堆棧中的值將從棧中刪除, 直到找到一個(gè)匹配的標(biāo)識(shí)符, 這個(gè)與標(biāo)識(shí)符相關(guān)的緊湊值也從棧中移出, 并且這個(gè)僅在標(biāo)識(shí)符入棧之前存在的緊湊值成為新的緊湊值。如果未找到匹配的標(biāo)識(shí)符, 將使用命令行設(shè)置的緊湊值, 并且將產(chǎn)生一個(gè)一級(jí)警告。缺省緊湊對(duì)齊為8 。p a c k 編譯指示的新的增強(qiáng)功能讓你編寫(xiě)頭文件, 確保在遇到該頭文件的前后的緊湊值是一樣的。
什么是內(nèi)存對(duì)齊
考慮下面的結(jié)構(gòu)：
struct foo
{
char c1;
short s;
char c2;
int i;
};
假設(shè)這個(gè)結(jié)構(gòu)的成員在內(nèi)存中是緊湊排列的，假設(shè)c1的地址是0，那么s的地址就應(yīng)該是1，c2的地址就是3，i的地址就是4。也就是
c1 00000000, s 00000001, c2 00000003, i 00000004。
可是，我們?cè)赩isual c/c++ 6中寫(xiě)一個(gè)簡(jiǎn)單的程序：
struct foo a;
printf("c1 %p, s %p, c2 %p, i %p\n",
(unsigned int)(void*)&a.c1 - (unsigned int)(void*)&a,
(unsigned int)(void*)&a.s - (unsigned int)(void*)&a,
(unsigned int)(void*)&a.c2 - (unsigned int)(void*)&a,
(unsigned int)(void*)&a.i - (unsigned int)(void*)&a);
運(yùn)行，輸出：
c1 00000000, s 00000002, c2 00000004, i 00000008。
為什么會(huì)這樣？這就是內(nèi)存對(duì)齊而導(dǎo)致的問(wèn)題。
為什么會(huì)有內(nèi)存對(duì)齊
以下內(nèi)容節(jié)選自《Intel Architecture 32 Manual》。
字，雙字，和四字在自然邊界上不需要在內(nèi)存中對(duì)齊。（對(duì)字，雙字，和四字來(lái)說(shuō)，自然邊界分別是偶數(shù)地址，可以被4整除的地址，和可以被8整除的地址。）
無(wú)論如何，為了提高程序的性能，數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)（尤其是棧）應(yīng)該盡可能地在自然邊界上對(duì)齊。原因在于，為了訪問(wèn)未對(duì)齊的內(nèi)存，處理器需要作兩次內(nèi)存訪問(wèn)；然而，對(duì)齊的內(nèi)存訪問(wèn)僅需要一次訪問(wèn)。
一個(gè)字或雙字操作數(shù)跨越了4字節(jié)邊界，或者一個(gè)四字操作數(shù)跨越了8字節(jié)邊界，被認(rèn)為是未對(duì)齊的，從而需要兩次總線周期來(lái)訪問(wèn)內(nèi)存。一個(gè)字起始地址是奇數(shù)但卻沒(méi)有跨越字邊界被認(rèn)為是對(duì)齊的，能夠在一個(gè)總線周期中被訪問(wèn)。
某些操作雙四字的指令需要內(nèi)存操作數(shù)在自然邊界上對(duì)齊。如果操作數(shù)沒(méi)有對(duì)齊，這些指令將會(huì)產(chǎn)生一個(gè)通用保護(hù)異常（#GP）。雙四字的自然邊界是能夠被16 整除的地址。其他的操作雙四字的指令允許未對(duì)齊的訪問(wèn)（不會(huì)產(chǎn)生通用保護(hù)異常），然而，需要額外的內(nèi)存總線周期來(lái)訪問(wèn)內(nèi)存中未對(duì)齊的數(shù)據(jù)。
編譯器對(duì)內(nèi)存對(duì)齊的處理
缺省情況下，c/c++編譯器默認(rèn)將結(jié)構(gòu)、棧中的成員數(shù)據(jù)進(jìn)行內(nèi)存對(duì)齊。因此，上面的程序輸出就變成了：
c1 00000000, s 00000002, c2 00000004, i 00000008。
編譯器將未對(duì)齊的成員向后移，將每一個(gè)都成員對(duì)齊到自然邊界上，從而也導(dǎo)致了整個(gè)結(jié)構(gòu)的尺寸變大。盡管會(huì)犧牲一點(diǎn)空間（成員之間有空洞），但提高了性能。
也正是這個(gè)原因，我們不可以斷言sizeof(foo) == 8。在這個(gè)例子中，sizeof(foo) == 12。
如何避免內(nèi)存對(duì)齊的影響
那么，能不能既達(dá)到提高性能的目的，又能節(jié)約一點(diǎn)空間呢？有一點(diǎn)小技巧可以使用。比如我們可以將上面的結(jié)構(gòu)改成：
struct bar
{
char c1;
char c2;
short s;
int i;
};
這樣一來(lái)，每個(gè)成員都對(duì)齊在其自然邊界上，從而避免了編譯器自動(dòng)對(duì)齊。在這個(gè)例子中，sizeof(bar) == 8。
這個(gè)技巧有一個(gè)重要的作用，尤其是這個(gè)結(jié)構(gòu)作為API的一部分提供給第三方開(kāi)發(fā)使用的時(shí)候。第三方開(kāi)發(fā)者可能將編譯器的默認(rèn)對(duì)齊選項(xiàng)改變，從而造成這個(gè)結(jié)構(gòu)在你的發(fā)行的DLL中使用某種對(duì)齊方式，而在第三方開(kāi)發(fā)者哪里卻使用另外一種對(duì)齊方式。這將會(huì)導(dǎo)致重大問(wèn)題。
比如，foo結(jié)構(gòu)，我們的DLL使用默認(rèn)對(duì)齊選項(xiàng)，對(duì)齊為
c1 00000000, s 00000002, c2 00000004, i 00000008，同時(shí)sizeof(foo) == 12。
而第三方將對(duì)齊選項(xiàng)關(guān)閉，導(dǎo)致
c1 00000000, s 00000001, c2 00000003, i 00000004，同時(shí)sizeof(foo) == 8。
如何使用c/c++中的對(duì)齊選項(xiàng)
vc6中的編譯選項(xiàng)有 /Zp[1|2|4|8|16] ，/Zp1表示以1字節(jié)邊界對(duì)齊，相應(yīng)的，/Zpn表示以n字節(jié)邊界對(duì)齊。n字節(jié)邊界對(duì)齊的意思是說(shuō)，一個(gè)成員的地址必須安排在成員的尺寸的整數(shù)倍地址上或者是n的整數(shù)倍地址上，取它們中的最小值。也就是：
min ( sizeof ( member ), n)
實(shí)際上，1字節(jié)邊界對(duì)齊也就表示了結(jié)構(gòu)成員之間沒(méi)有空洞。
/Zpn選項(xiàng)是應(yīng)用于整個(gè)工程的，影響所有的參與編譯的結(jié)構(gòu)。
要使用這個(gè)選項(xiàng)，可以在vc6中打開(kāi)工程屬性頁(yè)，c/c++頁(yè)，選擇Code Generation分類(lèi)，在Struct member alignment可以選擇。
要專(zhuān)門(mén)針對(duì)某些結(jié)構(gòu)定義使用對(duì)齊選項(xiàng)，可以使用#pragma pack編譯指令。指令語(yǔ)法如下：
#pragma pack( [ show ] | [ push | pop ] [, identifier ] , n )
意義和/Zpn選項(xiàng)相同。比如：
#pragma pack(1)
struct foo_pack
{
char c1;
short s;
char c2;
int i;
};
#pragma pack()
棧內(nèi)存對(duì)齊
我們可以觀察到，在vc6中棧的對(duì)齊方式不受結(jié)構(gòu)成員對(duì)齊選項(xiàng)的影響。（本來(lái)就是兩碼事）。它總是保持對(duì)齊，而且對(duì)齊在4字節(jié)邊界上。
驗(yàn)證代碼
#include <stdio.h>
struct foo
{
char c1;
short s;
char c2;
int i;
};
struct bar
{
char c1;
char c2;
short s;
int i;
};
#pragma pack(1)
struct foo_pack
{
char c1;
short s;
char c2;
int i;
};
#pragma pack()
int main(int argc, char* argv[])
{
char c1;
short s;
char c2;
int i;
struct foo a;
struct bar b;
struct foo_pack p;
printf("stack c1 %p, s %p, c2 %p, i %p\n",
(unsigned int)(void*)&c1 - (unsigned int)(void*)&i,
(unsigned int)(void*)&s - (unsigned int)(void*)&i,
(unsigned int)(void*)&c2 - (unsigned int)(void*)&i,
(unsigned int)(void*)&i - (unsigned int)(void*)&i);
printf("struct foo c1 %p, s %p, c2 %p, i %p\n",
(unsigned int)(void*)&a.c1 - (unsigned int)(void*)&a,
(unsigned int)(void*)&a.s - (unsigned int)(void*)&a,
(unsigned int)(void*)&a.c2 - (unsigned int)(void*)&a,
(unsigned int)(void*)&a.i - (unsigned int)(void*)&a);
printf("struct bar c1 %p, c2 %p, s %p, i %p\n",
(unsigned int)(void*)&b.c1 - (unsigned int)(void*)&b,
(unsigned int)(void*)&b.c2 - (unsigned int)(void*)&b,
(unsigned int)(void*)&b.s - (unsigned int)(void*)&b,
(unsigned int)(void*)&b.i - (unsigned int)(void*)&b);
printf("struct foo_pack c1 %p, s %p, c2 %p, i %p\n",
(unsigned int)(void*)&p.c1 - (unsigned int)(void*)&p,
(unsigned int)(void*)&p.s - (unsigned int)(void*)&p,
(unsigned int)(void*)&p.c2 - (unsigned int)(void*)&p,
(unsigned int)(void*)&p.i - (unsigned int)(void*)&p);
printf("sizeof foo is %d\n", sizeof(foo));
printf("sizeof bar is %d\n", sizeof(bar));
printf("sizeof foo_pack is %d\n", sizeof(foo_pack));
return 0;
}