一致地对齐 void 指针答案

【问题标题】：Conformingly align void pointer一致地对齐 void 指针
【发布时间】：2020-08-13 21:24:52
【问题描述】：

gcc (Ubuntu 7.5.0-3ubuntu1~18.04) 7.5.0

如何以一致的方式将void * 引用没有声明类型的实体与缓存行大小对齐？

我有兴趣用标准解释通用对齐技术的合法性。

我的尝试

void *ptr = //some valid pointer;
void *aligned_ptr = (void *) ((intptr_t) ptr & -64);

(intptr_t) ptr & -64 部分符合要求，因为任何7.20.1.4 N2310：

无符号整数类型，具有任何有效指针指向的属性 void 可以转换为这种类型，然后转换回指向的指针 void ，结果将等于原始指针

未指定将(intptr_t) ptr & -64 转换回void * 具有明确定义的行为。 6.3.2.3/5 提供了一些模糊的信息（emp. mine）：

整数可以转换为任何指针类型。除了以前指定，结果是实现定义的，可能不是 正确对齐，可能不指向被引用的实体 类型，并且可能是陷阱表示。

如果我正确理解“陷阱表示”的概念，那么在这种情况下就不可能拥有它，因为没有声明对象的类型。

我不确定(void *) ((intptr_t) ptr & -64) 是否从标准的角度正确对齐，或者结果不是定义的实现。

UPD：6.2.8 描述

每个有效的对齐值都应该是一个非负整数幂两个。

由于_Alignof (max_align_t) 在我的实现中是16，所以我认为gcc 没有义务支持64 字节对齐。

【问题讨论】：

正如标准所说，除了从指针到整数的转换和返回之外，行为是实现定义的。由于您使用的是 GCC：When casting from pointer to integer and back again, the resulting pointer must reference the same object as the original pointer, otherwise the behavior is undefined。因此，除非您的指针已经与缓存行对齐，否则代码的行为是未定义的。
“除了从指针到整数的转换和返回之外，行为是实现定义的” 哎呀。与 C++ 标准混淆。在 C 标准中，即使转换为整数和返回也是实现定义的，除非指针值为 null 或整数为零。
您在 sn-p 中尝试执行的操作尚不清楚。你想通过“调整”这样的指针来实现什么？如果它没有指向一个有效的对象，那么它是没有意义的。这似乎是一个 XY 问题。将某些内容与缓存行对齐的正确方法是使用__attribute__((aligned(64)) 或类似的编译器指令将其声明为填充到所需的大小。不用说，这不能以通用的非编译器特定的方式进行。没有标准定义的方式来“一致地对齐”要缓存的内容。
Re“如果我正确理解了“陷阱表示”的概念，那么在这种情况下就不可能拥有它，因为没有声明对象的类型。”转换为void * 的结果可能是void * 类型的陷阱表示。
@SomeName 只是因为它是 C11，我不会因为这样一个微不足道的功能而选择 C11。我还假设您在谈论 C99，因为它是最常见的标准版本。

标签： c pointers gcc alignment language-lawyer

【解决方案1】：

如果您真的想要一个通用的解决方案，可以使用union 和可选的一些预处理器宏。

union myptr{
    void *ptr;
    (whatever-type-that-meets-your-padding-requirment) padding;
};

union myptr myalignedptr;
#define alignedptr (myalignedptr.ptr)       /* optional */

【讨论】：