c++ - C++ 4字节对齐数据

Question

例子：

struct Aligned
{
    char c;
    __attribute__((__aligned__(4))) int32_t member;
}

struct Test
{
    char    c;
    Aligned s;//is s.member 4 bytes aligned?
}


void f1()
{
    char    c1;
    Aligned s;//is s.member 4 bytes aligned?
    char    c2;
}

void f2()
{
    Aligned* s = new Aligned();//is s.member 4 bytes aligned?
}

您能否解释一下“成员”是否在所有情况下都是 4 个字节对齐的，如果是，它是如何工作的？

编辑：我忘记了 Aligned 派生自其他结构的情况：

struct Aligned : public SomeVariableSizeStruct
{
    char c;
    __attribute__((__aligned__(4))) int32_t member;
}

第二次编辑：我的问题是：结构的第一个成员总是4字节对齐吗？因为在这里介绍的所有情况下，第一个变量地址可能不是 4 字节对齐的，并且 3 字节填充不能保证“成员”是 4 字节对齐的

score 4 · Accepted Answer

是的，它有效。需要编译器才能使其工作。

每种类型都有编译器必须遵守的对齐方式。您已指定一个特定对象应使用 4 字节对齐，但所有其他对象 a char、 an int、 astd::string和其他任何对象也有其自己的对齐要求。

所以编译器习惯于处理这个问题。

为了确定所需的对齐Aligned，编译器基本上会遍历其所有成员（以及它的基类）以找到需要最严格对齐的那个。然后这Aligned也成为所需的对齐。

在这种情况下，最对齐的成员是member，它需要 4 字节对齐。所以Aligned需要4字节对齐。

是的，无论您是Aligned在堆栈上创建一个作为函数局部变量，还是作为另一个类成员，还是在堆上使用new.

score 3 · Accepted Answer

它是如何工作的？

当您定义 astruct时，您定义了在处理为 this 时如何使用内存struct。这意味着当你定义struct如下

struct Aligned
{
    char c;
    __attribute__((__aligned__(4))) int32_t member;
}

编译器定义了如何处理与 this 对应的内存struct Aligned。例如，编译器将使用具有以下布局的内存*：

bytes: |  0  |  1  |  2  |  3  |  4  |  5  |  6  |  7  |
usage: |  c  |  X  |  X  |  X  |        member         |

X 表示未使用这些字节。这称为填充。

*：请注意，这适用于 x86 架构，并且可能在其他架构上有所不同。但是不使用某些字节的事实是相同的。

score 1 · Accepted Answer

您能否解释一下“成员”是否在所有情况下都是 4 个字节对齐的，如果是，它是如何工作的？

是的。例外情况是，如果您告诉编译器打包您的结构。

这个怎么运作？编译器无形地对齐所有内容。它在成员之间添加填充/空间。这是 ABI 和生成程序集的要求。当然，程序员仍然能够使用非自然对齐的数据。

作为一种优化，编译器可能会重新排序您的成员——在某些情况下：C++ 编译器可以重新排序结构中的元素吗？

score 0 · Accepted Answer

它可以工作，因为编译器必须让它工作。编译器将在内部具有类型描述，Aligned其中包括其名称和等属性，以及sizeof对齐限制。

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