C 使用pragma包（1）时是否存在性能问题？

我们的头在大多数结构（用于网络和文件I/O）周围使用

#pragma pack（1）

。我知道它将结构的对齐方式从默认的8字节更改为1字节

假设所有东西都在32位Linux（可能也是Windows）中运行，那么这种打包方式是否会对性能造成影响

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我不关心库的可移植性，更关心的是文件和网络I/O与不同的#pragma包的兼容性，以及性能问题。

声明结构时，大多数编译器在成员之间插入填充字节，以确保它们与内存中的适当地址对齐（通常填充字节是类型大小的倍数）。这使编译器在访问这些成员时具有优化的访问权限

#pragma pack（1）

指示编译器使用特定对齐方式打包结构成员。此处的

1

告诉编译器不要在成员之间插入任何填充

因此，是的，有一个明确的性能损失，因为你强迫编译器做一些超出其性能优化的事情。此外，一些平台要求对象在特定边界对齐，并且使用非照明结构可能会给你带来分段错误。

理想情况下，最好避免更改默认的自然对齐规则。但如果根本无法避免“pragma pack”指令（如您的情况），则必须在定义需要紧密填充的结构后恢复原始填充方案

例如：

//push current alignment rules to internal stack and force 1-byte alignment boundary
#pragma pack(push,1)  

/*   definition of structures that require tight packing go in here   */

//restore original alignment rules from stack    
#pragma pack(pop)

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它取决于底层体系结构及其处理未对齐地址的方式

x86可以优雅地处理未对齐的地址，尽管这会降低性能，而ARM等其他体系结构可能会调用对齐错误（

SIGBUS

），甚至会将未对齐的地址“舍入”到最近的边界，在这种情况下，代码将以可怕的方式失败

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底线是，只有当您确信底层架构将处理未对齐的地址，并且网络I/O成本高于处理成本时，才打包它。

是的。绝对有

例如，如果定义结构：

struct dumb {
    char c;
    int  i;
};

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然后，无论何时访问成员i，CPU都会变慢，因为32位值i无法以本机对齐方式访问。为了简单起见，假设CPU必须从内存中获取3个字节，然后从下一个位置获取1个字节，才能将值从内存传输到CPU寄存器。

从技术上讲，是的，这会影响性能，但仅限于内部处理。如果您需要为网络/文件IO打包的结构，那么打包要求和内部处理之间就有一个平衡。所谓内部处理，我的意思是，您在IO之间对数据所做的工作。如果您只做很少的处理，您在性能方面不会损失太多。否则，您可能希望在正确对齐的结构上执行内部处理，并在执行IO时仅“打包”结果。或者您可以切换到仅使用默认对齐的结构，但您需要确保每个人都以相同的方式对齐它们（网络和文件客户端）.

某些机器代码指令在32位或64位（或更高）上运行，但期望数据在内存地址上对齐。如果不对齐，则必须在内存上执行多个读/写循环才能执行任务。

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性能影响的大小在很大程度上取决于您对数据所做的操作。如果您构建大型结构数组并对其执行大量计算，它可能会变得很大。但如果您只存储一次数据，只是为了在其他时间将其读回，并将其转换为字节流，那么它可能几乎不会被注意到。

内存访问当ss发生在字对齐的内存地址时，它是最快的。最简单的例子是下面的struct（@Didier也使用它）：

默认情况下，GCC插入填充，因此a位于偏移量0，b位于偏移量4（字对齐）。没有填充，b不与字对齐，访问速度较慢

慢了多少

• 对于32位x86，根据：处理器需要两个内存 进行未对齐内存访问的访问；对齐的访问只需要一次 内存访问。一种跨越4字节边界的字或双字操作数 跨越8字节边界的四字操作数被视为未对齐且 访问需要两个独立的内存总线周期。与大多数性能问题一样，您必须对应用程序进行基准测试，以了解这在实践中有多大问题
• 据介绍，像SSE2这样的x86扩展需要字对齐
• 许多其他体系结构需要字对齐（如果数据结构没有字对齐，则会产生SIGBUS错误）

关于可移植性：我假设您使用的是

#pragma pack（1）

，这样您就可以跨线路和磁盘发送结构，而不必担心不同的编译器或平台会以不同的方式打包结构。这是有效的，但是，有几个问题需要记住：

• 这对处理大端和小端问题没有任何作用。您可以通过在结构中的任何整数、无符号等上调用函数族来处理这些问题
<> LI>在我的经验中，在应用程序代码中使用打包的、可串行化的结构不是很有趣。它们很难修改和扩展而不会破坏向后兼容性，正如已经指出的，存在性能上的损失。考虑将打包好的、可序列化的结构的内容转换成等效的非打包、扩展的内容。LE结构用于处理，或者考虑使用一个完整的序列化库，如（有）.

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在一些平台上，如ARM Cortex-M0，16位加载/sto

struct sample {
   char a;
   int b;
};

void UpdateS(S* s)
{
 s->total = s->a + s->b;
}

void UpdateP(P* p)
{
 p->total = p->a + p->b;
}

UpdateS                       UpdateP
Intel Itanium

adds  r31 = r32, 4            adds  r31 = r32, 4
adds  r30 = r32  8 ;;         adds  r30 = r32  8 ;;
ld4   r31 = [r31]             ld1   r29 = [r31], 1
ld4   r30 = [r30] ;;          ld1   r28 = [r30], 1 ;;
                              ld1   r27 = [r31], 1
                              ld1   r26 = [r30], 1 ;;
                              dep   r29 = r27, r29, 8, 8
                              dep   r28 = r26, r28, 8, 8
                              ld1   r25 = [r31], 1
                              ld1   r24 = [r30], 1 ;;
                              dep   r29 = r25, r29, 16, 8
                              dep   r28 = r24, r28, 16, 8
                              ld1   r27 = [r31]
                              ld1   r26 = [r30] ;;
                              dep   r29 = r27, r29, 24, 8
                              dep   r28 = r26, r28, 24, 8 ;;
add   r31 = r30, r31 ;;       add   r31 = r28, r29 ;;
st4   [r32] = r31             st1   [r32] = r31
                              adds  r30 = r32, 1
                              adds  r29 = r32, 2 
                              extr  r28 = r31, 8, 8
                              extr  r27 = r31, 16, 8 ;;
                              st1   [r30] = r28
                              st1   [r29] = r27, 1
                              extr  r26 = r31, 24, 8 ;;
                              st1   [r29] = r26
br.ret.sptk.many rp           br.ret.sptk.many.rp

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[examples from other hardware]
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