可以在 C 中强制指针参数上的内存对齐吗？答案

【问题标题】：Possible to force memory alignment on pointer param in C?可以在 C 中强制指针参数上的内存对齐吗？
【发布时间】：2017-01-27 15:51:22
【问题描述】：

我在 C 中有一个函数，它接受 uint8_t * 参数，它必须指向 32 位对齐的内存。是否可以在 C 或 C++ 或任何特定平台的宏中为参数添加一些修饰，以便编译器或链接器在构建时如果未按要求对齐会抛出错误？

这里的想法是我想保护该功能不被其他用户（或我在 6 个月内）不当使用。我知道如何对齐我想传递给它的东西。我想确保没有人可以将未对齐的东西传递给它。

基于this answer，我认为我的问题的答案是“否”，不可能在构建时强制执行，但它似乎是一个有用的功能，所以我想我会检查一下。我的解决方法是将assert((((size_t)ptr) % 4) == 0);放在函数中，这样至少我可以在调试时在运行时捕获它。

根据我的经验，如果您在许多嵌入式平台上将未对齐的 uint8_t* 转换为 uint32_t*，结果是不确定的，因此我不想指望最终会出现“正确”的结果。另外，这是在实时系统上使用的，因此速度变慢可能是不可接受的。

欢迎引用，如果有的话。

【问题讨论】：

确定不是XY问题？ Intel 上的未对齐访问几乎是无惩罚的，而在严格对齐架构上它无论如何都会导致 SIGBUS。
您会如何期望在buld time 出现错误？这需要编译器做很多事情，如果我这样做uint8_t* sneaky = (uint8_t*) 1; alignmentRequiringFunction(sneaky); 会怎样？或者如果sneaky 的值来自fgets()？至少向调用者表明您期望的一种解决方法是将参数设为uint32_t *，因为这意味着需要自然对齐。
@cp.engr 在我看来，链接器（而不是编译器）可以假设我在运行时执行相同的对齐检查。 如何？指针值在链接时通常是未知的。
由于平台显然非常具体，是否可以选择重新实现或包装 malloc 和 free 以仅使用对齐的内存？
据我所知，在 C++ 中可以全局重载 new 和 delete 运算符。

标签： c++ c c-preprocessor memory-alignment

【解决方案1】：

不，我所知道的 C 或 C++ 标准中没有任何内容可以强制指针参数保持适当的值。

要获取内存，请使用posix_memalign：

#include <stdlib.h>

int posix_memalign(void **memptr, size_t alignment, size_t size);
描述

posix_memalign() 函数应分配 size 字节对齐在由对齐指定的边界，并应返回指向在 mempr 中分配的内存。对齐的值应为 sizeof(void *) 的两个倍数。

成功完成后，mempr 指向的值应为对齐的倍数。

【讨论】：

很高兴知道，但我在资源受限的嵌入式平台上，为实时系统开发裸机固件，所以我们静态声明所有内容。
@cp.engr 如果您将数据声明为uin32_t 而不是uint8_t（事实上 unsigned char，我怀疑），您的平台是否强制执行 32-位对齐？
是的，但我试图在传递参数之前抽象出转换的需要。（确实，低级函数将uint8_t* 转换为uint32_t*。）我想我也不能吃蛋糕吗？
@cp.engr 为什么不将您的数据定义为uint32_t？我希望这会正确对齐。
想想该功能的未来用户，而不仅仅是我现在。我知道如何对齐要传递给它的结构/数组。

【解决方案2】：

对于动态分配，请查看标准（自 C11 起）aligned_alloc。

对于静态分配，我不知道标准方法，所以它取决于编译器。对于 gcc，例如，检查 aligned attribute。

【讨论】：

aligned_alloc() 是 C++ 的一部分吗？ This question and its answers 几个月大了。至于静态对齐，在我工作过的每个平台上，对于一个类型都有对齐要求，任何好的编译器都可以正确对齐这些类型，所以在这种情况下，我希望 static uint32_t data[...]; 可以在任何平台上自然对齐- 需要对齐。
@AndrewHenle：我的答案是针对 C 语言的。对于 C++，您还有其他选择，例如 alignas、aligned_storage 或新位置。关于。自然对齐 - 这听起来很合理，但我不确定您是否可以依赖这种行为，因此查阅您的平台文档可能是个好主意。