堆栈变量是否由GCC __attribute __（（aligned（x）））对齐？

Question

我有以下代码：

#include <stdio.h>

int
main(void)
{
        float a[4] __attribute__((aligned(0x1000))) = {1.0, 2.0, 3.0, 4.0};
        printf("%p %p %p %p\n", &a[0], &a[1], &a[2], &a[3]);
}

我有以下输出：

0x7fffbfcd2da0 0x7fffbfcd2da4 0x7fffbfcd2da8 0x7fffbfcd2dac

为什么a[0]的地址不是0x1000的倍数？

究竟__attribute__((aligned(x)))到底是什么？我误解了this解释？

我正在使用gcc 4.1.2。

Answer 1

我认为问题在于您的阵列在堆栈中。因为当函数启动时堆栈指针可以是任何东西，所以没有办法对齐数组而不分配比你需要的更多并调整它。如果将数组移出函数并移入全局变量，它应该可以工作。你可以做的另一件事是将它保存为局部变量（这是一件非常好的事情），但要使它成为static。这将防止它存储在堆栈中。请注意，这两种方式都不是线程安全的或递归安全的，因为只有一个数组副本。

使用此代码：

#include <stdio.h>

float a[4] __attribute__((aligned(0x1000))) = {1.0, 2.0, 3.0, 4.0};

int
main(void)
{
        printf("%p %p %p %p\n", &a[0], &a[1], &a[2], &a[3]);
}

我明白了：

0x804c000 0x804c004 0x804c008 0x804c00c

这是预期的。使用原始代码，我只会获得与您相同的随机值。

Answer 2

gcc中存在一个错误导致属性对齐，无法使用堆栈变量。 它似乎与下面链接的补丁一起修复。下面的链接也包含了很多关于这个问题的讨论。

http://gcc.gnu.org/bugzilla/show_bug.cgi?id=16660

我在上面尝试了两个不同版本的gcc：4.1.2来自RedHat 5.7 框，它失败了类似于你的问题（本地数组在0x1000字节边界上没有任何对齐）。然后我用gcc 4.4.6尝试了你的代码 RedHat 6.3，它运行完美（本地阵列对齐）。神话电视的人有一个类似的问题（上面的gcc补丁似乎修复了）：

http://code.mythtv.org/trac/ticket/6535

无论如何，看起来你在gcc中发现了一个错误，在以后的版本中似乎已经修复了。

Answer 3

最近的GCC（使用4.5.2-8ubuntu4测试）似乎正常工作，阵列对齐正确。

#include <stdio.h>

int main(void)
{
    float a[4] = { 1.0, 2.0, 3.0, 4.0 };
    float b[4] __attribute__((aligned(0x1000))) = { 1.0, 2.0, 3.0, 4.0 };
    float c[4] __attribute__((aligned(0x10000))) = { 1.0, 2.0, 3.0, 4.0 };

    printf("%p %p %p %p\n", &a[0], &a[1], &a[2], &a[3]);
    printf("%p %p %p %p\n", &b[0], &b[1], &b[2], &b[3]);
    printf("%p %p %p %p\n", &c[0], &c[1], &c[2], &c[3]);
}

我明白了：

0x7ffffffefff0 0x7ffffffefff4 0x7ffffffefff8 0x7ffffffefffc
0x7ffffffef000 0x7ffffffef004 0x7ffffffef008 0x7ffffffef00c
0x7ffffffe0000 0x7ffffffe0004 0x7ffffffe0008 0x7ffffffe000c

Answer 4

Alignement对所有类型都无效。您应该考虑使用结构来查看操作中的属性：

#include <stdio.h>

struct my_float {
        float number;
}  __attribute__((aligned(0x1000)));

struct my_float a[4] = { {1.0}, {2.0}, {3.0}, {4.0} };

int
main(void)
{
        printf("%p %p %p %p\n", &a[0], &a[1], &a[2], &a[3]);
}

然后，你会读到：

0x603000 0x604000 0x605000 0x606000

这是你所期待的。

编辑： 推荐@yzap并关注@Caleb案例评论，最初的问题是由于GCC版本仅。我已经使用请求者的源代码检查了GCC 3.4.6 vs GCC 4.4.1：

$ ./test_orig-3.4.6
0x7fffe217d200 0x7fffe217d204 0x7fffe217d208 0x7fffe217d20c
$ ./test_orig-4.4.1
0x7fff81db9000 0x7fff81db9004 0x7fff81db9008 0x7fff81db900c

现在很明显，较旧的GCC版本（4.4.1之前的某个地方）显示了对齐病态。

注1：我建议的代码没有回答我理解为“对齐数组的每个字段”的问题。

注2：在main（）中使用非静态a []并使用GCC 3.4.6进行编译会破坏struct数组的对齐指令但在结构之间保持0x1000距离...仍然很糟糕！ （参见@zifre答案的解决方法）