问题标签 [alignas]

在 32 位机器中，一个内存读取周期获取 4bytes个数据。
因此，对于读取缓冲区以下内容，读取下面提到的 128 个缓冲区需要 32 个读取周期bytes。

现在，假设我已经按照下面提到的方式对齐了这个缓冲区，那么请告诉我它将如何使它更快地阅读？

我假设内存读取周期将仅保持 4 个字节。

以下两种情况在所有情况下都等效吗？

1）alignas关于类型

2)alignas在成员数组上

将如何使用 malloc（或 new，因为在大多数实现中 new 是用 malloc 实现的，不确定标准对对齐和 new 的规定是什么，除了数据必须与最高标量对齐）与具有对齐要求设置为高于系统上的最大对齐要求 ( alignof(std::max_align_t))？所以像

我在 clang 上有一个编译错误，并在 gcc 中使用以下代码发出警告：

有谁知道为什么在包含 static 关键字的声明中不接受 alignas ？我将 --std=c++11 编译器选项与 gcc 和 clang 一起使用。（编辑：我使用了 clang 3.4 及更高版本和 gcc 4.8 及更高版本）

请注意，在使用 Visual Studio (CL 19 RC) 进行编译时，在这样的静态声明中使用 alignas 时不会出现错误。

我想测试使用alignas()，所以我写下这些代码：

但是，当我用 g++ 编译它时，编译器会输出一个错误：“expected primary-expression before alignas(X)”。谁能解释一下？我不知道alignas().

我相信我会的。由于对齐，矩阵库 Eigen3 可能比我自己的任何矩阵实现都快得多。

我最近开始研究使用 C++ 进行对齐。我偶然发现了 alignas 和 alignof 函数，并决定做一些测试。

我的第一个发现是结构的成员会自动对齐。我们以下面的结构为例：

并与这个比较：

我使用 alignas 而不是添加填充成员（char [7]），根据我的理解，这是等效的。

现在，两个结构的内存查看器显示如下：

第一个字节对应一个 char ('b')。使用 Mystruct 时，接下来的 7 个字节用something填充，最后 8 个字节代表双精度。使用 MyAlignedStruct 时，会发生非常相似的情况。sizeof() 函数为两个结构返回 16 个字节（我预计 MyStruct 为 9 个字节）。

所以我的第一个问题来了：如果编译器自己对齐，为什么我需要对齐？

我的第二个发现是 alignas(..) 并没有加快我的程序。我的实验如下。想象一下以下简单的结构：

如果我用该结构的实例填充一个向量，并假设第一个实例是 32 字节对齐的，那么每个结构将占用 24 个字节，并且字节序列将不再是 32 字节对齐的。老实说，我不确定如何通过对齐来提高速度，否则，我很可能不会在这里写。尽管如此，我还是使用了 alignas 来获得以下结构：

现在，Point 的连续实例将从 32 字节的倍数开始。我测试了这两个版本：在用结构实例填充一个巨大的向量后，我将所有双精度数相加并记录时间。我发现 32 字节对齐的结构和另一个之间没有区别。

所以我的第二个问题与我的第一个问题相同：为什么我需要对齐？

我很难找到有关 GCC 的对齐新警告和 gcc -faligned-new 选项的更多信息。在 gcc 7.2.0 上编译（没有 --std=c++17）并尝试定义一个对齐的结构，例如：

只是做一个简单的旧：

给我以下警告和建议：

我知道默认情况下new只会返回对齐到alignof( std::max_align_t )（对我来说是 16）的内存，但我不清楚的是，如果我通过 -faligned-new，gcc 现在会new代表我强制执行正确的新对齐吗？

不幸的是，这方面的 gcc 文档非常缺乏。

在 C 中，可以使用然后使用指针算法来分配动态数组malloc(sizeof(T) * N)，然后使用指针算法来获取此动态数组中 i 偏移处的元素。

在 C++ 中，可以operator new()以与相同的方式使用malloc()，然后放置 new（例如，可以在 Herb Sutter 的“Exceptional C++：47 个工程难题、编程问题和解决方案”一书中查看第 13 项的解决方案）。如果您没有，则此问题的解决方案摘要将是：

对我来说，这看起来是合法的，因为我要求一块具有足够内存的内存来保存大小 = 的 N 个对齐元素sizeof(T)。由于sizeof(T)应该返回对齐的元素大小，并且它们一个接一个地放置在一块内存中，因此在这里使用指针算法是可以的。

但是，然后我被指向如下链接：http://eel.is/c++draft/expr.add#4或http://eel.is/c++draft/intro.object#def:object并声称在 C++operator new()中，它不返回数组对象，因此与 ANSI C 相比，它返回​​的内容并将其用作数组的指针算术是未定义的行为。

我不擅长这么低级的东西，我真的想通过阅读以下内容来理解：https ://www.ibm.com/developerworks/library/pa-dalign/或者这个：http://jrruethe。 github.io/blog/2015/08/23/placement-new/但我仍然无法理解 Sutter 是否完全错了？

我确实明白这alignas在以下结构中是有意义的：

(c) http://georgeflanagin.com/alignas.php

如果数组似乎不在边界中double（可能跟随char在 2 字节读取处理器上运行的结构中）。

但这是不同的——我已经从堆/空闲存储中请求了内存，特别是请求 operator new 返回内存，它将保持元素对齐到sizeof(T).

总结一下，如果这是 TL；DR：

• 是否可以malloc()在 C++ 中用于动态数组？
• operator new()是否可以在没有alignas关键字的旧 C++ 中使用和放置新的动态数组？
• 在返回的内存上使用指针算术是否未定义行为operator new()？
• Sutter 是否建议可能在某些古董机器上破坏的代码？

对不起，如果这是愚蠢的。

我们阅读了很多关于对齐及其重要性的文章，例如对于放置的new使用，但我想知道 - 它究竟如何改变内存的布局？

显然，如果我们这样做

和

我们得到相同的结果，即10.

但是行为不可能完全相同，不是吗？怎么区分的？我试图寻找答案并跑到godbolt，测试以下代码：

在 GCC 8.2 和没有优化的情况下，会导致以下程序集：

让我们通过删除部分来稍微更改代码alignas(int)。现在，生成的程序集略有不同：

值得注意的是，它仅在lea指令上有所不同，其中第二个参数是[rbp-10]而不是[rbp-12]，就像我们在alignas(int)版本中所做的那样。

请注意，我通常不懂汇编。我不能写汇编，但我能读懂它。据我了解，差异只是改变了内存地址的偏移量，它将保存我们的new放置int。

但它实现了什么？为什么我们需要那个？假设我们有一个buffer数组的“通用”表示，如下所示：

现在，我假设，在放置（有或没有对齐）之后，我们最终会得到这样的结果new：int

其中x表示 an 的单个字节int（我们假设sizeof(int) == 4）。

但我一定是错过了什么。还有更多，我不知道是什么。buffer通过对齐到int合适的对齐方式，我们到底能实现什么？如果我们不这样对齐会发生什么？

有一个现有的问题需要 C++03 并且没有答案，所以我将打开一个新问题。

我遇到的问题是我想要std::vectorof std::byte，但是.data()（数据数组的第一个元素）是 16 字节对齐的。

alignason Wrapped char 没有帮助，因为我不想在数组中有对齐间隙。换句话说，我想将元素对齐为 1，但我希望数组对齐为 16。

理想情况下，我想避免使用自定义分配器。如果有任何 TBB 或增强向量可以满足我的要求，那也很棒。