Question

我试图确切地了解gcc中的aligned属性如何工作，以及如何将其用于创建高速缓存行对齐的数据结构。我有一个具有2个成员的结构，我想要在不同的缓存行中使用，其中缓存行为64字节。我认为以下内容不够好，因为它只能保证单个成员的对齐：

struct alignTo64ByteCacheLine_BAD {
   int _onCacheLine1
   int _onCacheLine2 __attribute__((aligned(64)))
}

但是，以下两种结构都可以保证将其成员放在不同的缓存行中吗？另外，结构本身上的aligned（64）属性会将结构扩展为64字节的倍数以便在数组中使用，还是必须手动完成？

struct alignTo64ByteCacheLine1 {
   int _onCacheLine1
   int _onCacheLine2 __attribute__((aligned(64)))
} __attribute__((aligned(64)))

struct alignTo64ByteCacheLine2 {
   int _onCacheLine1 __attribute__((aligned(64)))
   int _onCacheLine2 __attribute__((aligned(64)))
}

Answer 1

我有一个具有2个成员的结构，我想要在不同的缓存行上缓存行为64字节。我认为以下不是很好足够，因为它只能保证单个对齐成员：
struct alignTo64ByteCacheLine_BAD {
   int _onCacheLine1
   int _onCacheLine2 __attribute__((aligned(64)))
}

您错了：上面的代码将导致两个成员都在64位地址上对齐。这是基于以下事实：

结构的对齐要求必须是每个成员的对齐要求的倍数（否则不能保证至少一个成员的对齐），并且
第一个成员之前不能有填充。

因此，对于只有两个成员的结构，为第二个指定对齐方式可确保第一个至少具有严格的对齐方式。因此，此替代方案与您其他两个方案具有相同的实际效果。

此外，这可以确保每个成员都在其缓存行的开始处，这比您表达的要强。如果您确实只需要将成员放在不同的缓存行上，则仅对齐第二个就足够了，因为必须将第一个成员放在内存中的第二个成员之前。

但是，请注意，这似乎效率极低。对齐要求将要求编译器将此结构填充到（至少）128个字节的整体大小，其中仅使用8个字节（由于我们在谈论GCC，我们知道我们有4个字节的int s）。每个成员将是其缓存行中的唯一对象。您没有说为什么要这么做，但是它似乎很可能会影响您的缓存命中率。

此外，结构本身上的aligned（64）属性是否会填充将其构造为64字节的倍数以用于数组，或者这样做必须手动完成？

结构大小将被填充为其对齐要求的倍数，以确保类型数组不会强制任何元素未对齐。

Answer 2

由于该问题被标记为C ++，我会这么说

C ++ 11提供了一种指定对齐方式，即alignas：

https://en.cppreference.com/w/cpp/language/alignas

alignas说明符可以应用于变量的声明或非位域类数据成员，也可以将其应用于类/结构/联合或枚举的声明或定义。

以下是上面链接中的一些示例：

// every object of type sse_t will be aligned to 16-byte boundary
struct alignas(16) sse_t
{
  float sse_data[4];
};

// the array "cacheline" will be aligned to 128-byte boundary
alignas(128) char cacheline[128];

C ++ 17将std::hardware_destructive_interference_size定义为两个对象之间的最小偏移，以避免错误共享（因此，缓存行的大小）。因此alignas(std::hardware_destructive_interference_size)将以可移植的方式工作。

gcc中可以使用多个对齐的属性来保证高速缓存行分隔吗？

2 个答案: