C语言详细讲解#pragma的使用方法

时间：2022-07-18 09:34:17|栏目：C代码|点击：次

一、#pragma 简介

#pragma 用于指示编译器完成一些特定的动作

#pragma 所定义的很多指示字是编译器特有的

#pragma 在不同的编译器间是不可移植的

预处理器将忽略它不认识的 #pragma 指令
不同的编译器可能以不同的方式解释同一条 #pragma 指令

一般用法：

#pragma parameter

注：不同的 parameter 参数语法和意义各不相同

二、#pragma message

message 参数在大多数的编译器中都有相似的实现
message 参数在编译时输出消息到编译输出窗口中
message 用于条件编译中可提示代码的版本信息

例如：

#if defined(ANDROID20)
    #pragma message("Compile Android SDK 2.0...")
    #define VERSION "Android 2.0 "
#endif

注：#error 和 #warning 不同，#pragma message 仅仅代表一条编译消息，不代表程序错误。

下面看一个 #pragma message 使用示例：

test.c：

#include <stdio.h>
 
#if defined(ANDROID20)
    #pragma message("Compile Android SDK 2.0...")
    #define VERSION "Android 2.0"
#elif defined(ANDROID23)
    #pragma message("Compile Android SDK 2.3...")
    #define VERSION "Android 2.3"
#elif defined(ANDROID40)
    #pragma message("Compile Android SDK 4.0...")
    #define VERSION "Android 4.0"
#else
    #error Compile Version is not provided!
#endif
 
int main()
{
    printf("%s\n", VERSION);
 
    return 0;
}

下面为输出结果：

三、#pragma once

#pragma once 用于保证头文件只被编译一次
#pragma once 是编译器相关的，不一定被支持

下面两种方式的区别是：前者是被 C 语言所支持的，并不是只包含一次头文件，而是包含多次，然后通过宏控制是否嵌入到源代码中，也就是说通过宏的方式，可以保证头文件里面的内容只被嵌入一次，但是由于包含了多次，预处理器还是处理了多次，所以效率上来说比较低；后者是告诉预处理器当前文件只编译一次，所以说效率较高。

下面看一个 #pragma once 的使用示例：

global.h：

 #pragma once
 
int g_value = 1;

test.c：

#include <stdio.h>
#include "global.h"
#include "global.h"
 
int main()
{
    printf("g_value = %d\n", g_value);
 
    return 0;
}

下面为输出结果，可以看到虽然在test.c 定义了两次global.h，但是程序编译没有报错，且能正常运行，这就是 #pragma once 作用的结果：

工程应用中既想要移植性，又想要保证效率，可以采用以下做法：

global.h：

#ifndef _GLOBAL_H_
#define _GLOBAL_H_
 
#pragma once
 
int g_value = 1;
 
#endif

四、#pragma pack

什么是内存对齐?

不同类型的数据在内存中按照一定的规则排列
而不一定是顺序的一个接一个的排列

下面想想 Test1 和 Test2 所占的内存空间是否相同?

答案是否定的，Test1 占用 12 个字节，而 Test 占用 8 个字节

为什么需要内存对齐?

CPU对内存的读取不是连续的，而是分成块读取的，块的大小只能是1、2、4、8、16...字节
当读取操作的数据未对齐，则需要两次总线周期来访问内存，因此性能会大打折扣
某些硬件平台只能从规定的相对地址处读取特定类型的数据，否则产生硬件异常

#pragma pack 用于指定内存对齐方式

#pragma pack 能够改变编译器的默认对齐方式

例如，下面代码中，Test1 和 Test2 的内存均为 8 个字节

struct 占用的内存大小

第一个成员起始于 0 偏移处

每个成员按其类型大小和 pack 参数中较小的一个进行对齐

偏移地址必须能被对齐参数整除
结构体成员的大小取其内部长度最大的数据成员作为其大小

结构体总长度必须为所有对齐参数的整数倍

编译器在默认情况下按照 4 字节对齐。

下面通过代码，手工计算结构体所占用的内存大小

test.c：

#include <stdio.h>
 
#pragma pack(4)
struct Test1
{                   //对齐参数      偏移地址        大小
    char  c1;       //1            0              1
    short s;        //2            2              2
    char  c2;       //1            4              1
    int   i;        //4            8              4
};
#pragma pack()
 
#pragma pack(4)
struct Test2
{                   //对齐参数      偏移地址        大小
    char  c1;       //1            0              1
    char  c2;       //1            1              1
    short s;        //2            2              2
    int   i;        //4            4              4
};
#pragma pack()
 
int main()
{
    printf("sizeof(Test1) = %d\n", sizeof(struct Test1));
    printf("sizeof(Test2) = %d\n", sizeof(struct Test2));
 
    return 0;
}

以 Test1 为例，c1 类型大小为 1 字节，而 pack 参数默认为 4，所以对齐参数取最小为 1；同理 s 的对齐参数为 2，偏移地址要被 2 整除，所以为 2；同理 c 的对齐参数为 1，偏移地址为 4；同理，i 的对齐参数为 4，因为偏移地址要能被对齐参数 4 整除，在偏移地址 4 之后能被 4 整除的最小偏移地址为 8，所以 i 的偏移地址为 8，而 i 占用 4 个字节，所以 Test1 结构体占用的总字节数为 12 字节，这就和上面的图对应起来了。

下面再通过一个例子感受一下：

在 gcc 编译器下，test.c：

#include <stdio.h>
 
#pragma pack(8)
 
struct S1
{                   //对齐参数      偏移地址        大小
    short a;        //2            0              2
    long b;         //4            4              4
};
 
struct S2
{                   //对齐参数      偏移地址        大小
    char c;         //1            0              1
    struct S1 d;    //4            4              8
    double e;       //4            12             8
};
 
#pragma pack()
 
int main()
{
    printf("%d\n", sizeof(struct S1));
    printf("%d\n", sizeof(struct S2));
 
    return 0;
}

下面为输出结果：

这里注意两点：

1.结构体成员的大小取其内部长度最大的数据成员作为其大小，所以 S1 的内存大小为 4，而pack 参数默认为 8，所以对齐参数为 4

2.一般的 pack 对齐格式分别是 1，2，4，8，16，默认的对齐格式，也就是：#pragmapack() 的情况下，会在结构体中挑选占用字节最多的类型，例如 double 占用 8 个字节

3.gcc 编译器暂时不支持 8 字节对齐，默认按照 4 字节对齐，所以 S2 中的 e 的对齐参数为 4，故 S2 占用内存大小为 20 字节。（学习采用的为 ubuntu 10.10）

如果把代码放在 VS2012 里运行，那结果就是和分析的一样，S2 占用 24 字节。

#include <stdio.h>
 
#pragma pack(8)
 
struct S1
{                   //对齐参数      偏移地址        大小
    short a;        //2            0              2
    long b;         //4            4              4
};
 
struct S2
{                   //对齐参数      偏移地址        大小
    char c;         //1            0              1
    struct S1 d;    //4            4              8
    double e;       //8            16             8
};
 
#pragma pack()
 
int main()
{
    printf("%d\n", sizeof(struct S1));
    printf("%d\n", sizeof(struct S2));
 
    return 0;
}

结果：