Question

这是关于内存中基元类型的数据对齐的书。

Microsoft Windows强加了一个更强的对齐要求 - 任何K字节的原始对象，用于 K = 2,4或8，必须具有K的倍数的地址。特别地，它需要地址一个double或long long是8的倍数。这个要求增强了内存性能一些浪费空间的代价。 Linux约定，其中8字节值以4字节对齐对于i386来说边界可能是好的，当内存稀缺和内存接口时，它就会回来只有4个字节宽。使用现代处理器，微软的一致性是一个更好的设计决策。数据类型 long double，gcc生成IA32代码，分配12个字节（即使实际数据类型只需10个字节）对Windows和Linux都有4字节对齐要求。

问题是：

什么强加数据对齐，操作系统或编译器？
我可以更改它还是修复它？

Answer 1

一般来说，编译器会强制对齐。无论何时声明基本类型（例如double），编译器都会自动将其对齐到堆栈上的8个字节。

此外，内存分配通常也与最大的基本类型对齐，以便您可以安全地执行此操作：

double *ptr = (double*)malloc(size);

无需担心对齐。

因此，一般来说，如果你有良好的习惯编程，你就不必担心对齐。弄错的一种方法是做这样的事情：

char *ch_ptr = (char*)malloc(size);

double *d_ptr = (double*)(ch_ptr + 1);

这个有一些例外：当你开始进入SSE和矢量化时，事情变得有点乱，因为malloc不再保证16字节对齐。

要覆盖某些内容的对齐方式，MSVC会使用declspec(align)修饰符来允许此操作。它习惯于增加某事物的对齐方式。 ~~虽然我不确定它是否允许你减少原始类型的对齐。~~它明确表示你不能减少与这个修饰符的对齐。

编辑：

我发现文档说明malloc()在GCC上的对齐方式：

GNU系统中malloc或realloc返回的块的地址总是8的倍数（或64位系统上的16）。

来源：http://www.gnu.org/s/hello/manual/libc/Aligned-Memory-Blocks.html

所以是的，GCC现在至少对齐8个字节。

Answer 2

x86 CPU的对齐要求非常宽松。大多数数据可以在未对齐的位置存储和访问，可能以降低性能为代价。当您开始开发多处理器软件时，事情变得更加复杂，因为对齐对于原子性和观察到的事件顺序变得很重要（从内存写入，这可能不完全正确）。

编译器通常可以指向与默认对齐方式不同的变量。有针对该特定编译器和特殊编译器特定关键字的编译器选项（例如#pragma pack和其他）。

既不能由应用程序员（操作系统已经编译），也不能由操作系统开发人员更改成熟的OS API（当然，除非它们能够破坏兼容性）。

所以，你可以改变一些事情，但不是一切。

Answer 3

我不知道微软从哪里获取信息，但结果如何 gcc（4.6.1目标：x86_64-linux-gnu，标准模式，除了-Wall之外没有标志）是完全不同的：

#include <stdio.h>

struct lll {
    long l; 
    long long ll;
    };      

struct lld {
    long l; 
    long double ld;
    };      

struct lll lll1, lll2[2];
struct lld lld1, lld2[2];

int main(void)
{   
printf("lll1=%u, lll2=%u\n"
    , (unsigned) sizeof lll1
    , (unsigned) sizeof lll2
    );      

printf("lld=%u, lld2=%u\n"
    , (unsigned) sizeof lld1
    , (unsigned) sizeof lld2
    );      

return 0;
}

结果：

./a.out
lll1=16, lll2=32
lld=32, lld2=64

这可能是FUD（来自实际设法将未对齐的整数投入MBR的公司......）。但这也可能是由于作者没有得到太多的了解。

回答这个问题：施加对齐限制的硬件。编译器只需要实现它们。

数据对齐：哪里可以读取？可以改变吗？

3 个答案: