#pragma pack(push, n)/#pragma pack(pop) 和 GCC 中的 __attribute__((__packed__, aligned(n))) 有什么区别？它们在 IT 技术中是什么意思？

Question

就GCC而言（即使用GCC编译），以下两种方式的工作方式有何不同？

struct foo1 {
    char a;
    int b;
} __attribute__((__packed__, aligned(n) ));

并且：

#pragma pack(push, n)
struct foo2 {
    char a;
    int b;
};
#pragma pack(pop)

他们似乎表现不同：

foo1 f1;
foo2 f2;

int& i1 = f1.b; // ok
int& i2 = f2.b; // cannot bind packed field 'f2.foo2::b' to 'int&'

为什么一个会出错而另一个不会？它们的内存布局是否相同？

- Claudiu

Answer 1

您没有说明正在使用哪个版本的GCC，但您可以在在线手册中找到相应的手册。在这些方面，它们都是相当兼容的，然而，一旦定义了属性和编译指示符的行为，通常会为了兼容性而保持不变。 我将从GCC 4.9.3手册中摘取具体引文，这是当前可用版本中最新的可用版本之一。 特别是涉及类型属性和结构填充编译指示符的章节。

GCC手册对#pragma pack和其它类似指令的说法是：

“编译指示符可以更改随后定义的结构（非零宽度位域以外）的成员的最大对齐方式。”

（重点加粗）。 对于__attribute__((packed))，手册则表示：

“此属性附加到结构或联合类型定义上，指定结构体或联合体的每个成员（非零宽度位域以外）的布局以最小化所需内存。”

手册对__attribute__ ((aligned(n)))的说法是：

“此属性指定指定类型的变量的最小对齐方式，以字节为单位。”

（重点加粗）。

因此，通常情况下，#pragma pack(n)（带或不带push）与将__attribute__((packed, aligned(n))附加到结构类型上并不相同。前者指定受影响结构的成员在n字节或更高字节边界上对齐。而后者指定受影响结构的成员被紧凑排列，并且整个结构实例的所需对齐要求必须不少于n。它们不仅不相同，甚至也不十分相似。

您会发现，将#pragma pack(1)应用于结构定义会对实例的布局产生与将__attribute__((packed))附加到该结构定义中相同的效果。然而，即使它们达到了相同的目标，它们也不是完全相同的事物。它们的行为和效果超出了C++规范范围，GCC完全有权在其他方面以不同的方式处理它们。

但是，如果您想使用属性来影响结构成员的对齐方式，则需要按成员逐个应用至少一些属性。例如...

struct foo1 {
    char a;
    int b __attribute__((aligned(n)));
} __attribute__((packed));

可能会产生与...相同的效果。

#pragma pack(push, n)
struct foo2 {
    char a;
    int b;
};
#pragma pack(pop)

...,根据n的不同而有所不同。

- John Bollinger

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你应该发现 #pragma pack(1) 对结构体定义的影响与将 attribute((packed)) 附加到该定义上具有相同的效果。然而，在 OP 发布的示例中，一个编译，另一个不编译。 - m.s.

@m.s. 对我来说，它们都可以在g++ 4.4.7上编译通过。不过，他的原始示例也是如此。尽管如此，我还是修改了我的答案，在那个领域进行了一些缩小和加强。 - John Bollinger

事实上，g++ 4.4.7（以及其他一些旧版本）可以编译此代码，而g++ 4.7.3（以及更高版本）则不能。 - m.s.