给定数据类型的字节对齐要求是否保证为2的幂？

Question

给定数据类型的字节对齐要求是否保证为2的幂？

是否有某些东西可以提供此保证，除非“没有其他意义”，因为它不符合系统页面大小？

（背景：C / C ++，所以请随意假设数据类型是C或C ++类型，并提供C / C ++特定答案。）

Answer 1

对齐要求基于硬件。大多数（如果不是全部）“现代”芯片具有可被8整除的地址，而不仅仅是2的幂。过去有8个芯片不可分割（我知道36位架构）。

Answer 2

根据C标准，你可以假设关于对齐的事情：

• 任何类型的对齐要求除以该类型的大小（由sizeof确定）。
• 字符类型char，signed char和unsigned char没有对齐要求。 （这实际上只是第一点的特例。）

在现代现实世界中，整数和指针类型的大小为2的幂，并且它们的对齐要求通常等于它们的大小（唯一的例外是32位机器上的long long）。浮点有点不均匀。在32位计算机上，所有浮点类型的对齐通常为4，而在64位计算机上，浮点类型的对齐要求通常等于类型的大小（4,8或16）。 / p>

struct的对齐要求应该是其成员对齐要求的最小公倍数，但允许编译器实施更严格的对齐。但是，通常每个cpu体系结构都有一个包含对齐规则的ABI标准，并且不符合标准的编译器将生成无法与遵循ABI标准的编译器构建的代码链接的代码，因此对于a除了非常特殊的用途之外，编译器要脱离标准。

顺便说一句，一个适用于任何理智编译器的有用的宏是：

#define alignof(T) ((char *)&((struct { char x; T t; } *)0)->t - (char *)0)

Answer 3

“struct”中字段的对齐，针对大小进行了优化，很可能位于奇数边界上。除此之外你的“它没有意义”可能适用，但我认为没有保证，特别是如果该程序是小型号，针对大小进行了优化。 - 乔

Answer 4

对于基本数据类型（整数，浮点数，双精度），通常对齐方式与类型的大小相匹配。对于类/结构，对齐至少是其所有成员对齐的最低公倍数（这是标准的）

• 在Visual Studio中，您可以为类型设置自己的对齐方式，但它必须是2的幂，介于1和8192之间。

• 在海湾合作委员会中有一个类似的机制，但它没有这样的要求（至少在理论上）

Answer 5

标准不需要对齐，但允许struct / unions / bit字段静默添加填充字节以获得正确的对齐。如果需要，编译器也可以自由地将所有数据类型对齐在偶数地址上。

话虽这么说，这取决于CPU，我不相信存在对奇数地址有对齐要求的CPU。但是，有很多CPU具有 no 对齐要求，然后编译器可以将变量放在任何地址。

Answer 6

简而言之，没有。这取决于硬件。

但是，大多数现代CPU要么进行字节对齐（例如，Intel x86 CPU），要么进行字对齐（例如，Motorola，IBM / 390，RISC等）。

即使使用单词对齐，也可能很复杂。例如，一个16位字将在2字节（偶数）地址上对齐，在4字节边界上为32位字，但64位值可能只需要4字节对齐而不是8字节对齐字节对齐的地址。

对于字节对齐的CPU，它也是编译器选项的函数。通常可以指定struct成员的默认对齐方式（通常也使用特定于编译器的#pragma）。