在堆栈上分配对齐的内存，如 _alloca

Question

_alloca() 的文档说here：

_alloca 例程返回一个指向已分配空间的 void 指针， 这保证被适当地对齐以存储任何类型的 对象。

但是，here 它说：

_alloca 需要 16 字节对齐，另外还需要使用帧指针。

所以似乎在第一个参考文献中，他们忘记了 32 字节对齐的 AVX/AVX2 类型，例如 __m256d。

让我感到困惑的另一件事是第一页说_alloca() 已弃用，而它建议改用一个可能从堆而不是堆栈分配内存的函数（这在我的多线程应用程序中是不可接受的） .

那么有人可以指出我是否有一些现代（也许是新的 C/C++ 标准？）方法来对齐堆栈内存分配？

澄清1：请不要提供要求数组大小为编译时常数的解决方案。我的函数根据运行时参数值分配可变数量的数组项。

Answer 1

使用 _alloca() 过度分配，然后手动对齐。像这样：

const int align = 32;
void *p =_alloca(n + align - 1);
__m256d *pm = (__m256d *)((((int_ptr_t)p + align - 1) / align) * align);

如有必要，将const 替换为#define。

Answer 2

_alloca() 当然不是处理堆栈对齐的标准或可移植方式。幸运的是，在 C++11 中，我们得到了 alignas 和 std::aligned_storage。这些都不会强迫您将任何东西放在堆上，因此它们应该适用于您的用例。例如，要将结构数组与 32 字节边界对齐：

#include <type_traits>

struct bar { int member; /*...*/ };
void fun() {
  std::aligned_storage<sizeof(bar), 32>::type array[16];
  auto bar_array = reinterpret_cast<bar*>(array);
}

或者，如果您只想将堆栈上的单个变量与边界对齐：

void bun() {
  alignas(32) bar b;
}

您还可以使用alignof 运算符来获取给定类型的对齐要求。

Answer 3

C++11 引入了alignof 运算符：

一个 alignof 表达式产生其操作数类型的对齐要求。

您可以按如下方式使用它：

struct s {};
typedef s __attribute__ ((aligned (64))) aligned_s;

std::cout << alignof(aligned_s); // Outputs: 64

注意：如果你的类型的对齐大于它的大小，编译器不会让你声明数组类型的数组（查看更多here）：

错误：数组元素的对齐方式大于元素大小

但是，如果你的类型的对齐小于它的大小，你可以 安全分配数组：

aligned_s arr[32];
-- OR --
constexpr size_t arr_size = 32;
aligned_s arr[arr_size];

支持 VLA 的编译器也将允许那些用于新定义的类型。

Answer 4

“现代”的方式是：

Don't make variable-length allocation on the stack.

在您的问题的上下文中 - 想要在堆上分配但避免这样做 - 我假设您分配的内存可能超过一些小的编译时常量内存。在这种情况下，您只需使用alloca() 调用来破坏您的堆栈。相反，使用线程安全的内存分配器。我确信 GitHub 上有这方面的库（最坏的情况下，您可以使用全局互斥锁来保护分配调用，尽管如果您需要大量它们，这会很慢）。

另一方面，如果您事先知道分配大小的上限是多少 - 只需在线程本地存储中预先分配那么多内存即可；或使用固定大小的本地数组（将在堆栈上分配）。