内存地址对齐再学习（# pragma pack(n)预处理）

一、pragma简介与使用：

1、# pragma pack(n)是什么？

我们知道“32位机对齐（默认）是按4字节对齐，而64位机（默认）是按8字节对齐”加上了“默认”的说明。其实就是说对齐方式在不同机器上是可以修改的，而不同的机器默认的值不一样，但是都是2的整数次幂。如32位机默认为4字节对齐（4*8=32），64位机默认为8字节对齐（8*8=64）。
那么如何修改默认的对齐方式呢，就会用到一个预处理# pragma pack(n)。其中n为可变量，值可取成1,2,4,8.都是2的整数次幂。只要在结构体之前加上# pragma pack(n)自行设定n的值就可以修改对齐方式。# pragma pack(n)包含在stdio.h头文件中。

2、举例说明（x64）：

（1）、# pragma pack(1)：

按1个字节对齐：所有类型的变量自身所占字节数都是对齐方式的倍数，无需补齐，故结构体的字节数就是所有变量的字节数之和。1+8+4=13个。

（2）、# pragma pack(2)：

按2个字节对齐：变量a只需补一个字节便可凑够2字节；变量b占8个字节，为对齐方式的4倍（整数倍），自行对齐，无需补齐；变量c占4个字节，2倍（整数倍）,自行对齐，无需补齐.（1+1）+（2+2+2+2）+（2+2）=14个

（3）、# pragma pack(4)：

char a;//自身占用1个，补齐3个，凑足4个对齐doube b;//自身占用8个，是4的整数倍数，已经对齐，无需补齐。int c;//自身占用4个，是4的整数倍数，已经对齐，无需补齐。(1+3)+8+4=16个

（4）、# pragma pack(8)：

char a;//自身占用1个，补齐7个，凑足8个对齐doube b;//自身占用8个，是8的整数倍数，已经对齐，无需补齐。int c;//自身占用4个，补齐4个，凑足8个对齐(1+7)+8+(4+4)=24个

（5）、# pragma pack()：

默认值为8，故和# pragma pack(8)的结果相同。

3、恢复默认对齐方式：

由上可知，结构体的大小是#pragma pack(n)中n的整数倍(该结论有待进一步证明)，要改回默认，只需要在结构体之后加上# pragma pack()即可，不加# pragma pack()，则之前的改变的# pragma pack(n)持续有效。我们可以看出X64的默认值为8字节对齐，而x86默认为4字节对齐：

（1）、x64：

（2）、x86：

二、注意与反思：

如果以上所有结论均正确的话，那么下面这个例子将打破不可战胜的神话：

观察该例，如果按照上述所说形式，仅仅以对齐方式的正整数倍为限定的话，那么这四张图的输出结果应该分别为：

括号中为为了满足是对齐方式的整数倍而补得字节数pack(4):4+4+8+4+2+9+1+1+1+（2）=36pack(8):4+4+8+4+2+9+1+1+1+（6）=40pack(4):4+4+4+2+9+1+1+1+（2）=28pack(8):4+4+4+2+9+1+1+1+（6）=32

1、分析：

而测试结果为：36、40、28、28；最后一张图输出结果与所谓的理论不符合。
问题何在？显然是所谓的规则有问题：
其实，在结构体中，占字节数最大的变量类型，其占字节数为m（m是2的非负整数次幂）；而#pragma pack(n)中的n（n也是2的非负整数次幂）。
当n<=m时，上述的规则完全适合。
当n>m时，上述的所谓的规则就不一定适合了。
拿此例来说：
前两张图double占用8个字节（m=8），而#pragma pack(4)和#pragma pack(8)的n都不大于m，所以double在满足n的倍数的同时也为满足了 m的倍数。而后两张图中将double类型注释掉以后，最大类型占用4个字节（m=4），在#pragma pack(4)时，n=m,则依然满足，但是在#pragma pack(8)时，n>m，就不再满足是n的整数倍了，而是m的倍数。

2、准确的描述：

最根本的其实是满足了n的倍数，却不一定满足m的倍数，满足了m的倍数，不一定满足n的倍数。有可能m，n的倍数都满足，那么到底是谁的倍数呢？
准确的描述为：
（2）、补齐原则：当结构体中，占字节最多的变量所占字节个数大于等于n时，结构体占用字节数的总数是n的倍数；而当结构体中占用字节数最多的变量所占字节数小于n时，结构体占用总字节数是该变量的整数倍。（即结构体占用总字节数是min（m，n）的倍数）
（2）、对齐原则：当前字节数必须是min（m，n）的整数倍。
（3）、min（m，n）是关键！！补齐或对齐原则中所增加的空闲字节个数为：0~min（m，n）-1

举例说明：

# pragma pack(2)struct node{    char a;    int b;};//char已分配1个字节不是int的倍数，若要补3个字节，使得已分配（1）的加上补上的（3），总共4个字节是int的整数倍，而使得int向前四个对齐，那就大错特错了。//正确的应该是：因为int在逻辑上也被# pragma pack(2)分成2块，一块为2个字节。所以int应该向2对齐，所以char类型只需要补一个即可。

将# pragma pack(n)的使用与结构体内存对齐结合起来，会对二者的理解都有极大地帮助。此外，# pragma pack(n)的n只能是2的非负整数倍（1，2，4，8），并且n大于机器默认值时无效，比如32位默认4字节对齐，即使# pragma pack(8)，依旧是按照4字节对齐。
这里只是按个人理解作出描述。