堆分配变量的结构成员对齐

Posted 2023-02-17

【中文标题】堆分配变量的结构成员对齐

【英文标题】：Alignment of structure members for heap allocated variables

【发布时间】：2012-08-21 14:16:38

【问题描述】：

我有一个结构，其中成员有一定的对齐要求，而结构本身不存在这样的要求。

我正在使用 gcc，所以使用 __attribute__((aligned(n))) 可以解决问题，除非（据我所知）结构的实例是在堆上分配的。

如何保持堆分配实例的对齐？ posix_memalign(3) 将对齐结构本身，而不是结构成员，所以我看不出如何使它与该函数一起工作。

来源在这里：https://github.com/colding/disruptorC/blob/master/src/disruptor.h#L92

【问题讨论】：

如果结构正确对齐，成员也会对齐。

如果将结构对齐到成员对齐的最大值，应该没问题，不是吗？

【参考方案1】：

无论结构在哪里——堆栈或堆——结构的布局必须相同。编译器确保sizeof() 和结构中元素的布局符合对齐要求（通过填充）。它还为结构本身提供了所需的对齐方式，以便其成员最终位于右边界（该值是其所有成员中最大的对齐方式）。

所以只需使用posix_memalign 就可以了：

MyStruct* ptr;
posix_memalign(&ptr, alignof(MyStruct), sizeof(MyStruct));

例如，如果你有这样的定义：

struct MyStruct 
    char c;
    double d;

当然，这取决于编译器，但最可能的行为是编译器会列出以下内容：

1 字节字符 7 字节的填充 8 字节双精度

并为整个事物提供 8 个字节的对齐方式。然后，如果结构本身正确对齐（在 8 字节边界上），则偏移 8 字节的双精度也将正确对齐。

（alignof 在不同的编译器/标准中是不同的：gcc 中的__alignof__，MSVC 中的__alignof，C11/C++11 中的alignof。）

【讨论】：

是的，但我试图确保各个成员至少在缓存行大小偏移上对齐。因此，例如 double 或 char 的自然对齐将不足以确保这些成员在缓存行大小偏移上对齐，即使结构本身也是如此。

它适用于对齐和自然对齐。如果您的成员使用__attribute__((aligned(n))) 声明，则适用。

啊，好的。我认为对于堆上的实例，对齐属性被完全忽略了。如果不是这样，那么我没有问题。谢谢。

@colding 关键是结构的布局无论在哪里都是相同的。因此，如果编译器使用了一些魔法使其在堆栈上正确对齐，并且您以与它相同的方式按摩起始地址，那么它必须正常工作。