Jul 15, 2011

#pragma pack学习

最近调试网络的服务端程序，自己写了一个小客户端程序来测试，发现服务程序解包错误。 经调试发现客户端的协议头大小和服务器端的协议头大 小不一致。 原因是服务器端加了#pragma pack(1),而客户端没加。

之前没接触过这个编译宏，现在来认真学习之。首先google之~~

原来#pragma pack有几种形式，我所接触到的是#pragma pack(n)，即变量以n字节对齐。 变量对齐在每个系统中是不一样的，默认的对齐方式能有效的提高cpu取指取数的速度，但是可能会浪费一定的空间。 在网络程序中采用#pragma pack(1),即变量紧缩，不但可以减少网络流量，还可以兼容各种系统，不会因为系统对齐方式不同而导致解包错误。

了解了概念和优点，现在我们就来测试之~

平台：CPU—Pentium E5700 内存—2G

操作系统：

  1. ubuntu 11.04 32bit 编译器：G++ 4.5.2
  2. windows xp 编译器：VS2010

先看第一个测试:结构体在正常情况和紧缩情况在以上不同环境下占用的内存大小。

struct pack {
    int i;
    short s;
    double d;
    char c;
    short f;
}

测试结果为：

1：

2：

测试结果分析：

可以看出紧缩后结构体的大小为15，是结构体内置类型大小的和。 但是在默认情况下，结构体的大小都是对齐字节数的倍数。 ubuntu下pack只需要20个字节，而windows要24个字节。 这是因为ubuntu是以4字节对齐，而windows则是以最大的内置类型的字节数对齐，在结构体内最大的内置类型为double，其大小为8个字节。 他们在内存中的对齐方式如下图：

1：

2：

还需注意的是，在对齐类型的内部都是以2字节对齐的。

结论：在默认情况下，linux操作系统是以4字节对齐，windows操作系统则是以最大的内置类型对齐。

第二个测试

一个结构体内包含另外一个结构体，其大小的情况。

内部的结构体为:

struct pack {
    short s;
    double d;
}

外部的结构体为

struct complex _pack{
    char c;
    struct pack s;
    double d;
}

我们有四种情况： 1. pack紧缩，complex _pack紧缩 2. pack紧缩，complex _pack默认 3. pack默认，complex _pack紧缩 4. pack默认，complex _pack默认

以下的排列均按此顺序。测试的结果:

1：

2：

测试结果分析：

在两个操作系统下，除了第一种情况—-内结构体和外结构体都紧缩—-相同之外，其他三种情况都不相同。 我们可以根据偏移画出结构体在内存中的情况。第一种情况省略。

1：

2：

结论：#pragma pack只影响当前结构体的变量的对齐情况，并不会影响结构体内部的结构体变量的排列情况。 或者说#pragma pack的作用域只是一层。 我们由第三种情况，内部结构体正常，外部结构体紧缩，可以得出结构体的对齐是按偏移计算的。

这里还有一个问题没解决，为什么第二种情况内部结构体的偏移都是1?不是4或者8？

Tags: 计算机基础