编译器怎么对齐

① 怎样设置gcc编译出程序的struct member align

为了解决Unix自定义结构在GCC优化编译中对齐问题，一般解决办法是用如下宏封装
自定义结构

#pragma pack(1)

struct my_arphdr
{
};

#pragma pack()

如果是SPARC/Solaris，还可以这样

struct my_arphdr
{
} __attribute__ ((packed));

两种办法其实都可以用在Unix系统/GCC编译器中。

D: mbuf@smth

关于结构中字节对齐问题，相应编译器选项为

GCC/G++ : -fpack-struct
Sun Workshop cc/CC: -misalign

最好不这样做，会大大降低程序效率，特别在某些架构中。应该尝试用位操作来处理。

D: Unknown@smth

GCC可以这么解决

#ifdef __GCC__
#define PACKED __attribute__((__packed__))
#else
#define PACKED
#endif

struct msg
{
u_int16_t PACKED first;
...
};

还是 VC 简单，#include <pshpack1.h> 就搞定了

A: gfh_nuaa

DEC : #pragma pack(1)
SUN : #pragma pack(1)
AIX : 编译时 -q align=packed
HP-UX : #pragma pack 1

D: Joe Durusau

在 Visual C++ 中，使用 "-ZP1" 就可以让编译器对自定义结构进行单字节对齐，实
际就是取消了对齐优化。

A: [email protected] 2001-12-20 13:09

1) 结构内部成员的pack

struct foo
{
char a;
int b __attribute__ ((packed));
};

2) 整个结构的pack

struct foo
{
char a;
int b;
}__attribute__ ((packed));

3) 文件范围的pack

#pragma pack(1)

struct foo
{
char a;
int b;
};

... ...

4) 编译选项的pack

-fpack-struct

但这是最危险的做法，因为这样做可能会使库函数和你的程序对结构内成员的偏移理
解不一致。

② 汇编高手来说下内存对齐背后CPU究竟是怎么操作的

内存对齐：

我们知道现代计算机体系中CPU按照双字、字、字节访问存储内存，并通过总线进行传输，若未经一定规则的对齐，CPU的访址操作与总线的传输操作将会异常的复杂，所以现代编译器中都会对内存进行自动的对齐。

1.内存对齐系数

说道内存对齐，就不得不说内存对齐系数， 对齐系数最简单的设置方法是使用 #pragma pack(n)进行设置，这部分点进链接在我的文章内有详细说明！

2.sizeof

说到内存对齐第二个不得不说的就是sizeof，它的基本作用是判断数据类型或者表达式长度，要注意的是这不是一个函数，而是一个C++中的关键字！字节数的计算在程序编译时进行，而不是在程序执行的过程中才计算出来!

3.类型的长度与数据成员对齐

你的计算机中，数据类型的长度指的就是在你的计算机中对数据类型使用sizeof得到的结果，当然这个在各种不同的编译环境下得到的结果是不同的。
比如在32位Visual Studio环境下：

cout << sizeof(char) << endl; // 1
cout << sizeof(short) << endl; // 2
cout << sizeof(int) << endl; // 4
cout << sizeof(long) << endl; // 4
cout << sizeof(double) << endl; // 8

而在64位G++编译环境下：

cout << sizeof(char) << endl; // 1
cout << sizeof(short) << endl; // 2
cout << sizeof(int) << endl; // 4
cout << sizeof(long) << endl; // 8
cout << sizeof(double) << endl; // 8

下面我将在32位Visual Studio环境下讲解数据成员对齐：
首先我们要清楚结构体struct中的成员在内存中的分配是连续的，struct内的首地址也就是struct内第一个数据成员的地址，换句话说struct内第一个数据成员离struct开始的距离offset = 0。
数据成员对齐的规则就是，而在第一个成员之后，每个成员距离struct首地址的距离 offset， 都是struct内成员自身长度（sizeof） 与 #pragma pack(n)中的n的最小值的整数倍，如果未经对齐时不满足这个规则，在对齐时就会在这个成员前填充空子节以使其达到数据成员对齐。

默认n为8时：

struct {
char a;
double b;
} myStruct;
cout << sizeof myStruct << endl; // 16
cout << (int *)&myStruct.a << endl; // 0024F898
cout << &myStruct.b << endl; // 0024F8A0(因运行时而异)

当设置n为4也就是min（sizeof(double), n） = 4 时：

#pragma pack(4)
struct {
char a;
double b;
} myStruct;
cout << sizeof myStruct << endl; // 12
cout << (int *)&myStruct.a << endl; // 0046F76C
cout << &myStruct.b << endl; // 0046F770

第一个例子时，最小值为8，填充7个字节到char a 之后。
第二个例子时，最小值为4，填充3个字节到char a之后。

4.整体对齐

编译器在进行过数据成员对齐之后，还要进行整体对齐。与数据对齐相似但不是完全相同， 如果数据对齐完成时struct的大小不是 struct内成员自身长度最大值（sizeof） 与 #pragma pack(n)中的n的最小值的整数倍。（注意这里是成员中长度最大的那个与n比较，而不是特定的一个成员。）就要在struct的最后添加空字节直到对齐。

当设置n为4也就是min（sizeof(short), n） = 2 时：

#pragma pack(4)
struct {
char a;
short b;
char c;
} myStruct;
cout << sizeof myStruct << endl; // 6
cout << (int *)&myStruct.a << endl; // 003DFED0
cout << &myStruct.b << endl; // 003DFED2
cout << (int *)&myStruct.c << endl; // 003DFED4

在上面的例子中，char a offset为0 因成员对齐占据[D0]填充[D1]共两个字节，short b是最大长度成员无需对齐占据[D2-D3]两个字节,它的offset是2,而char c的offset是4占据[D4]无需成员对齐，但此时struct的大小是2+2+1 = 5字节，不是2的整数倍，所以我们要填充空子节在最后直到struct大小达到2的整数倍，这就是整体对齐。

经过了数据成员对齐与整体对齐之后内存对齐就完成了，如果深入思考上述规则还会发现：即使是同样数目与数量的数据成员，在摆放的顺序不同时struct的大小也会不同，下面就是一个例子：

这样摆放是12字节：

却变成了8字节.png

由于这种特性，如果在网络编程或相关内存操作时如果不加以注意的话，就会造成隐秘而难以纠正的错误，请大家务必小心！

③ c++中内存是如何对齐的

有虚函数的话就有虚表，虚表保存虚函数地址，一个地址占用的长度根据编译器不同有可能不同，vs里面是8个字节，在devc++里面是4个字节。类和结构体的对齐方式相同，有两条规则
1、数据成员对齐规则：结构(struct)(或联合(union))的数据成员，第一个数据成员放在offset为0的地方，以后每个数据成员的对齐按照#pragma pack指定的数值和这个数据成员自身长度中，比较小的那个进行。
2、结构(或联合)的整体对齐规则：在数据成员完成各自对齐之后，结构(或联合)本身也要进行对齐，对齐将按照#pragma pack指定的数值和结构(或联合)最大数据成员长度中，比较小的那个进行

下面是我收集的关于内存对齐的一篇很好的文章：

在最近的项目中，我们涉及到了“内存对齐”技术。对于大部分程序员来说，“内存对齐”对他们来说都应该是“透明的”。“内存对齐”应该是编译器的 “管辖范围”。编译器为程序中的每个“数据单元”安排在适当的位置上。但是C语言的一个特点就是太灵活，太强大，它允许你干预“内存对齐”。如果你想了解更加底层的秘密，“内存对齐”对你就不应该再透明了。

一、内存对齐的原因
大部分的参考资料都是如是说的：
1、平台原因(移植原因)：不是所有的硬件平台都能访问任意地址上的任意数据的；某些硬件平台只能在某些地址处取某些特定类型的数据，否则抛出硬件异常。
2、性能原因：数据结构(尤其是栈)应该尽可能地在自然边界上对齐。原因在于，为了访问未对齐的内存，处理器需要作两次内存访问；而对齐的内存访问仅需要一次访问。

二、对齐规则
每个特定平台上的编译器都有自己的默认“对齐系数”(也叫对齐模数)。程序员可以通过预编译命令#pragma pack(n)，n=1,2,4,8,16来改变这一系数，其中的n就是你要指定的“对齐系数”。

规则：
1、数据成员对齐规则：结构(struct)(或联合(union))的数据成员，第一个数据成员放在offset为0的地方，以后每个数据成员的对齐按照#pragma pack指定的数值和这个数据成员自身长度中，比较小的那个进行。
2、结构(或联合)的整体对齐规则：在数据成员完成各自对齐之后，结构(或联合)本身也要进行对齐，对齐将按照#pragma pack指定的数值和结构(或联合)最大数据成员长度中，比较小的那个进行。
3、结合1、2颗推断：当#pragma pack的n值等于或超过所有数据成员长度的时候，这个n值的大小将不产生任何效果。

三、试验
我们通过一系列例子的详细说明来证明这个规则吧!
我试验用的编译器包括GCC 3.4.2和VC6.0的C编译器，平台为Windows XP + Sp2。

我们将用典型的struct对齐来说明。首先我们定义一个struct：
#pragma pack(n) /* n = 1, 2, 4, 8, 16 */
struct test_t {
int a;
char b;
short c;
char d;
};
#pragma pack(n)
首先我们首先确认在试验平台上的各个类型的size，经验证两个编译器的输出均为：
sizeof(char) = 1
sizeof(short) = 2
sizeof(int) = 4

我们的试验过程如下：通过#pragma pack(n)改变“对齐系数”，然后察看sizeof(struct test_t)的值。

1、1字节对齐(#pragma pack(1))
输出结果：sizeof(struct test_t) = 8 [两个编译器输出一致]
分析过程：
1) 成员数据对齐
#pragma pack(1)
struct test_t {
int a; /* 长度4 < 1 按1对齐；起始offset=0 0%1=0；存放位置区间[0,3] */
char b; /* 长度1 = 1 按1对齐；起始offset=4 4%1=0；存放位置区间[4] */
short c; /* 长度2 > 1 按1对齐；起始offset=5 5%1=0；存放位置区间[5,6] */
char d; /* 长度1 = 1 按1对齐；起始offset=7 7%1=0；存放位置区间[7] */
};
#pragma pack()
成员总大小=8

2) 整体对齐
整体对齐系数 = min((max(int,short,char), 1) = 1
整体大小(size)=$(成员总大小) 按 $(整体对齐系数) 圆整 = 8 /* 8%1=0 */ [注1]

2、2字节对齐(#pragma pack(2))
输出结果：sizeof(struct test_t) = 10 [两个编译器输出一致]
分析过程：
1) 成员数据对齐
#pragma pack(2)
struct test_t {
int a; /* 长度4 > 2 按2对齐；起始offset=0 0%2=0；存放位置区间[0,3] */
char b; /* 长度1 < 2 按1对齐；起始offset=4 4%1=0；存放位置区间[4] */
short c; /* 长度2 = 2 按2对齐；起始offset=6 6%2=0；存放位置区间[6,7] */
char d; /* 长度1 < 2 按1对齐；起始offset=8 8%1=0；存放位置区间[8] */
};
#pragma pack()
成员总大小=9

2) 整体对齐
整体对齐系数 = min((max(int,short,char), 2) = 2
整体大小(size)=$(成员总大小) 按 $(整体对齐系数) 圆整 = 10 /* 10%2=0 */

3、4字节对齐(#pragma pack(4))
输出结果：sizeof(struct test_t) = 12 [两个编译器输出一致]
分析过程：
1) 成员数据对齐
#pragma pack(4)
struct test_t {
int a; /* 长度4 = 4 按4对齐；起始offset=0 0%4=0；存放位置区间[0,3] */
char b; /* 长度1 < 4 按1对齐；起始offset=4 4%1=0；存放位置区间[4] */
short c; /* 长度2 < 4 按2对齐；起始offset=6 6%2=0；存放位置区间[6,7] */
char d; /* 长度1 < 4 按1对齐；起始offset=8 8%1=0；存放位置区间[8] */
};
#pragma pack()
成员总大小=9

2) 整体对齐
整体对齐系数 = min((max(int,short,char), 4) = 4
整体大小(size)=$(成员总大小) 按 $(整体对齐系数) 圆整 = 12 /* 12%4=0 */

4、8字节对齐(#pragma pack(8))
输出结果：sizeof(struct test_t) = 12 [两个编译器输出一致]
分析过程：
1) 成员数据对齐
#pragma pack(8)
struct test_t {
int a; /* 长度4 < 8 按4对齐；起始offset=0 0%4=0；存放位置区间[0,3] */
char b; /* 长度1 < 8 按1对齐；起始offset=4 4%1=0；存放位置区间[4] */
short c; /* 长度2 < 8 按2对齐；起始offset=6 6%2=0；存放位置区间[6,7] */
char d; /* 长度1 < 8 按1对齐；起始offset=8 8%1=0；存放位置区间[8] */
};
#pragma pack()
成员总大小=9

2) 整体对齐
整体对齐系数 = min((max(int,short,char), 8) = 4
整体大小(size)=$(成员总大小) 按 $(整体对齐系数) 圆整 = 12 /* 12%4=0 */

5、16字节对齐(#pragma pack(16))
输出结果：sizeof(struct test_t) = 12 [两个编译器输出一致]
分析过程：
1) 成员数据对齐
#pragma pack(16)
struct test_t {
int a; /* 长度4 < 16 按4对齐；起始offset=0 0%4=0；存放位置区间[0,3] */
char b; /* 长度1 < 16 按1对齐；起始offset=4 4%1=0；存放位置区间[4] */
short c; /* 长度2 < 16 按2对齐；起始offset=6 6%2=0；存放位置区间[6,7] */
char d; /* 长度1 < 16 按1对齐；起始offset=8 8%1=0；存放位置区间[8] */
};
#pragma pack()
成员总大小=9

2) 整体对齐
整体对齐系数 = min((max(int,short,char), 16) = 4
整体大小(size)=$(成员总大小) 按 $(整体对齐系数) 圆整 = 12 /* 12%4=0 */

四、结论
8字节和16字节对齐试验证明了“规则”的第3点：“当#pragma pack的n值等于或超过所有数据成员长度的时候，这个n值的大小将不产生任何效果”。另外内存对齐是个很复杂的东西，上面所说的在有些时候也可能不正确。呵呵^_^

[注1]
什么是“圆整”？
举例说明：如上面的8字节对齐中的“整体对齐”，整体大小=9 按 4 圆整 = 12
圆整的过程：从9开始每次加一，看是否能被4整除，这里9，10，11均不能被4整除，到12时可以，则圆整结束。

④ DEV C++ 中怎么把C\C＋＋代码对齐

选中多行，按组合键“shift+tab”，是整体前移一个tab的位置，按“tab”则是向后移动一个tab的位置。
通过这种方式可以实现代码的快速对齐。
Bloodshed Dev-C++是一个Windows下的C和C++程序的集成开发环境。Bloodshed Dev-C++使用MingW32/GCC编译器，遵循C/C++标准。开发环境包括多页面窗口、工程编辑器以及调试器等，在工程编辑器中集合了编辑器、编译器、连接程序和执行程序，提供高亮度语法显示的，以减少编辑错误，还有完善的调试功能，