C/C++教學

C/C++ __attribute__((__packed__)) 用法與範例

本篇 ShengYu 介紹 C/C++ __attribute__((__packed__)) 用法與範例。

現代的編譯器幾乎都會進行最佳化，所以有時候某資料結構佔用的 bytes 數可能不是你想像的，原因是因為編譯器會為了運行效能進行最佳化，如下列範例所示，

cpp-attribute-packed.cpp
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// g++ cpp-attribute-packed.cpp -o a.out
#include <iostream>
using namespace std;

struct CharChar      { char c; char c2; };
struct CharCharInt   { char c; char c2; int i; };
struct IntCharChar   { int i;  char c;  char c2; };
struct CharIntChar   { char c; int i;   char c2; };
struct CharShortChar { char c; short s; char c2; };

int main() {
    cout << "sizeof(CharChar)      " << sizeof(CharChar) << '\n';
    cout << "sizeof(CharCharInt)   " << sizeof(CharCharInt) << '\n';
    cout << "sizeof(IntCharChar)   " << sizeof(IntCharChar) << '\n';
    cout << "sizeof(CharIntChar)   " << sizeof(CharIntChar) << '\n';
    cout << "sizeof(CharShortChar) " << sizeof(CharShortChar) << '\n';

    return 0;
}

我的平台輸出如下，值得注意的是 CharCharInt 手算的話應該為 6，但是編譯器進行最佳化時會變成 8，
而 CharIntChar 會因為順序關係而造成最佳化結果不同變成 12，
CharShortChar 手算的話應該為 4，但是編譯器進行最佳化時會變成 6，

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sizeof(CharChar)       2
sizeof(CharCharInt)    8
sizeof(IntCharChar)    8
sizeof(CharIntChar)    12
sizeof(CharShortChar)  6

通常在跨平台或資料結構的網路通訊中會需要資料對齊，
那麼如果要一定讓它強制對齊的話呢？Windows 與 Linux / macOS 作法不同，
在 Windows 下是使用 #pragma pack，這寫法原本只適用於 Visual C++ 編譯器，但後來 GCC 為了相容性也加入了這個語法的支援，詳細用法可看這篇。
在 Linux / macOS 下是這樣做，要加上 __attribute__((__packed__))，加在前或後都可以，適用於 GCC 編譯器，

cpp-attribute-packed.cpp
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// g++ cpp-attribute-packed2.cpp -o a.out
#include <iostream>
using namespace std;

struct __attribute__((__packed__)) CharChar {
    char c;
    char c2;
};

struct __attribute__((__packed__)) CharCharInt {
    char c;
    char c2;
    int i;
};

struct IntCharChar {
    int i;
    char c;
    char c2;
} __attribute__((__packed__));

struct CharIntChar {
    char c;
    int i;
    char c2;
} __attribute__((__packed__)) charintchar;

typedef struct CharShortChar {
    char c;
    short s;
    char c2;
} __attribute__((__packed__)) CharShortChar_t;

int main() {
    charintchar.i = 123;
    CharShortChar_t charshortchar;
    cout << "sizeof(CharChar)       " << sizeof(CharChar) << '\n';
    cout << "sizeof(CharCharInt)    " << sizeof(CharCharInt) << '\n';
    cout << "sizeof(IntCharChar)    " << sizeof(IntCharChar) << '\n';
    cout << "sizeof(CharIntChar)    " << sizeof(CharIntChar) << '\n';
    cout << "sizeof(CharShortChar)  " << sizeof(CharShortChar) << '\n';

    return 0;
}

我的平台輸出如下，

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sizeof(CharChar)       2
sizeof(CharCharInt)    6
sizeof(IntCharChar)    6
sizeof(CharIntChar)    6
sizeof(CharShortChar)  4

以上就是 C/C++ __attribute__((__packed__)) 的用法與範例介紹，
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