Question

什么是堆栈对齐？为什么用它？可以通过编译器设置来控制吗？

这个问题的细节来自于尝试将ffmpeg库与msvc一起使用时遇到的问题，但我真正感兴趣的是对“堆栈对齐”的解释。

详情：

当runnig我的msvc编译程序链接到avcodec我得到了以下错误：“编译器没有对齐堆栈变量.Libavcodec有被错误编译“，然后是avcodec.dll崩溃。
avcodec.dll没有用msvc编译，所以我无法看到里面发生了什么。
运行ffmpeg.exe并使用相同的avcodec.dll时一切正常。
ffmpeg.exe没有使用msvc编译，它符合gcc / mingw（与avcodec.dll相同）

谢谢，

丹

Answer 1

内存中变量的对齐（历史较短）。

过去，计算机有8位数据总线。这意味着，每个时钟周期可以处理8位信息。那很好。

然后是16位电脑。由于向下兼容性和其他问题，保留了8位字节并引入了16位字。每个单词是2个字节。并且每个时钟周期可以处理16位信息。但这提出了一个小问题。

让我们看一下内存映射：

+----+
|0000| 
|0001|
+----+
|0002|
|0003|
+----+
|0004|
|0005|
+----+
| .. |

每个地址都有一个可以单独访问的字节。但是只能在偶数地址获取单词。因此，如果我们在0000读取一个字，我们读取0000和0001处的字节。但是如果我们想要读取位置0001处的字，我们需要两次读访问。首先是0000,0001然后是0002,0003，我们只保留0001,0002。

当然这需要一些额外的时间，而且不受欢迎。所以这就是他们发明对齐的原因。因此，我们将字变量存储在字边界，将字节变量存储在字节边界。

例如，如果我们有一个带字节字段（B）和字段字段（W）（以及一个非常天真的编译器）的结构，我们得到以下内容：

+----+
|0000| B
|0001| W
+----+
|0002| W
|0003|
+----+

哪个不好玩。但是当使用单词对齐时，我们会发现：

+----+
|0000| B
|0001| -
+----+
|0002| W
|0003| W
+----+

这里牺牲了内存以获得访问速度。

你可以想象，当使用双字（4字节）或四字（8字节）时，这一点更为重要。这就是为什么对于大多数现代编译器，您可以在编译程序时选择使用哪种对齐方式。

Answer 2

某些CPU体系结构需要特定的各种数据类型对齐，如果您不遵守此规则，则会抛出异常。在标准模式下，x86对基本数据类型不需要这样做，但可能会受到性能损失（请访问www.agner.org了解低级优化提示）。

但是，SSE指令集（通常用于高性能）音频/视频处理具有严格的对齐要求，如果您尝试在未对齐的数据上使用它，则会抛出异常（除非您使用，on一些处理器，更慢的未对齐版本。）

您的问题可能一个编译器希望调用者保持堆栈对齐，而另一个编译器希望 callee 对齐堆栈时必要的。

编辑：至于异常发生的原因，DLL中的例程可能希望在某些临时堆栈数据上使用SSE指令，并且因为两个不同的编译器不同意调用约定而失败

Answer 3

IIRC，堆栈对齐是指变量在堆栈上“对齐”到特定数量的字节。因此，如果您使用16位堆栈对齐，则堆栈上的每个变量将从一个字节开始，该字节是函数中当前堆栈指针的2个字节的倍数。

这意味着如果您使用的变量是＆lt; 2个字节，例如char（1个字节），它与下一个变量之间将有8位未使用的“填充”。这允许某些优化具有基于变量位置的假设。

调用函数时，将参数传递给下一个函数的一种方法是将它们放在堆栈上（而不是将它们直接放入寄存器中）。这里是否使用对齐很重要，因为调用函数将变量放在堆栈上，由调用函数使用偏移读取。如果调用函数对齐变量，并且被调用函数期望它们不对齐，则被调用函数将无法找到它们。

似乎msvc编译的代码不同意变量对齐。尝试编译并关闭所有优化。

Answer 4

据我所知，编译器通常不会对齐堆栈中的变量。该库可能取决于编译器不支持的一些编译器选项集。正常的解决方法是将需要对齐的变量声明为静态，但是如果你在其他人的代码中执行此操作，则需要确保它们中的变量稍后在函数中初始化而不是在声明。

// Some compilers won't align this as it's on the stack...
int __declspec(align(32)) needsToBe32Aligned = 0;
// Change to
static int __declspec(align(32)) needsToBe32Aligned;
needsToBe32Aligned = 0;

或者，找到一个编译器开关，用于对齐堆栈上的变量。显然我在这里使用的“__declspec”对齐语法可能不是编译器使用的。

什么是“堆栈对齐”？

4 个答案: