Что задает директива pragma pack в C++

Что проверяют

Понимаете ли вы, зачем компилятор вставляет отступы между полями и чем платят за их отключение. Вопрос стоит на границе языка и железа, поэтому за определением почти всегда идут вопросы про выравнивание, размер структуры и последствия для доступа к памяти.

Как отвечать

#pragma pack(N) ограничивает выравнивание полей структуры сверху: каждое поле выравнивается по меньшему из двух значений, своего естественного выравнивания и N. Отсюда исчезают отступы между полями и добивка в конце, а размер структуры уменьшается.

#pragma pack(push, 1)
struct Packed { char a; int b; short c; };   // 7 байт
#pragma pack(pop)

struct Plain  { char a; int b; short c; };   // 12 байт

Без директивы int кладётся по адресу, кратному четырём, поэтому после a появляются три байта отступа, а в конце структура добивается до кратности своему выравниванию. Пара push и pop обязательна: иначе настройка протечёт на весь остальной код единицы трансляции, включая заголовки, подключённые ниже.

Скажите и про область применения: разбор бинарных форматов, сетевых пакетов, обмен с устройствами, где раскладка задана протоколом. Надёжнее, впрочем, собирать такие данные явным чтением полей из буфера, тогда под контролем окажется ещё и порядок байтов.

Где спотыкаются

Называют директиву частью стандарта. Это расширение компилятора, у gcc и clang для того же есть атрибут упаковки, а стандартный alignas умеет только усиливать выравнивание, ослабить его им нельзя.

Берут адрес или ссылку на невыровненное поле упакованной структуры. На x86 такой доступ просто медленнее, на ряде процессоров ARM и в векторных инструкциях это аппаратное исключение, а с точки зрения языка обращение через невыровненный указатель это неопределённое поведение.

Считают, что упаковка делает структуру переносимой. Размер int, порядок байтов и знаковость char от директивы не меняются, поэтому структура, записанная как есть в файл на одной платформе, на другой читается неверно.