如何确保成员是 4 字节对齐的？答案

【问题标题】：How to ensure a member is 4-byte aligned?如何确保成员是 4 字节对齐的？
【发布时间】：2010-01-23 20:06:53
【问题描述】：

为了使用 OSAtomicDecrement（mac 特定的原子操作），我需要提供一个 4 字节对齐的 SInt32。

这种烹饪方法有用吗？还有其他方法可以解决对齐问题吗？

struct SomeClass {
  SomeClass() {
    member_  = &storage_ + ((4 - (&storage_ % 4)) % 4);
    *member_ = 0;
  }

  SInt32 *member_;

  struct {
    SInt32 a;
    SInt32 b;
  } storage_;
};

【问题讨论】：

标签： c++ atomic memory-alignment

【解决方案1】：

如果您使用的是 Mac，那就意味着 GCC。 GCC 可以为您自动对齐变量：

  __attribute__((__aligned__(4))) int32_t member_;

请注意，这不能跨编译器移植，因为这是 GCC 特定的。

【讨论】：

这个解决方案的好处是什么，因为它不那么便携（并且可以额外使用 4 字节的空间）？
-1：这确保指针的存储是对齐的。是的，因为它是对齐的 storage_ 也会对齐，但这是间接且令人困惑的。如果要推荐指定对齐方式，直接对齐变量即可（去掉struct，直接创建成员__attribute__((__aligned(4))) SInt32 a_;
没有“使用额外的 4 个字节”，GCC 只是重新定位类以满足您的需求。也没有办法在编译器之间可靠地做到这一点，MSVC 有这样一个选项（__declspec align？）。您有只有链接器才能满足的特殊需求，并且您认为没有编译器特定的选项就可以逃脱？指针是粘贴代码的遗留物，它不应该存在（已编辑）。
@LiraNuna 在我的示例中存在 4 个额外字节，而不是在您的示例中。对困惑感到抱歉。你可能是对的，我可能无法避免编译器依赖...
Mac 并不一定意味着 GCC。可以使用 clang/llvm，ICC 支持 OS X，其他一些编译器也是如此。

【解决方案2】：

我猜任何 SInt32 都已经对齐，即使在 mac 上也是如此。

澄清一下：

struct Foo {
    SInt32 member;
};

member 总是正确对齐，除非您打包结构并将 member 放在一个字符之后。

【讨论】：

PowerPC 上会出现这种情况，但 x86 上不会。 PPC 是大端 - 单词必须对齐，但在小端上，不能保证这一点。
没有编译器会故意生成在 x86 上使用未对齐访问的代码。这会导致严重的性能损失。
@LiraNuna 这不是真的。 Microsoft Visual C++ 和 GCC 保证 int 与 x86 上的 4 字节边界对齐。如果是 Visual C++，它记录在 MSDN 上。
绝对正确。默认情况下，所有 4 字节基本类型在 OS X 上都是 4 字节对齐的。

【解决方案3】：

ints 默认情况下与任何 OS X 编译器都是 4 字节对齐的。您需要做的就是不要故意破坏这种对齐方式（例如，通过不正确的指针转换、将您的结构标记为 packed 等）。

【讨论】：

【解决方案4】：

我对 Mac 编程一无所知，但在我曾经使用过的小型计算机上，指针总是在 4 字节（字）边界上对齐。 IIRC，结构也是。分配的内存一直是。

【讨论】：

【解决方案5】：

如果您的编译器支持 TR1（或 C++0x），您可以使用 std::aligned_storage 模板。

要为大小为S 且对齐为A 的对象分配空间，您可以分配std::aligned_storage<S, A>::storage 类型的对象。

（命名空间可能因编译器而异。我认为TR1没有指定扩展必须放在哪个命名空间。在MSVC上，使用命名空间std::tr1）

除此之外，编译器已经对 32 位整数进行了 4 字节对齐（至少在 32 位整数的自然对齐为 4 字节的平台上）

【讨论】：

【解决方案6】：

如果你想在结构中强制对齐，你可以使用位域。

struct 
{
   Foo _hisFoo;
   unsigned int dummyAlignment : 0;
   Foo _myFoo;
}

【讨论】：

一个零长度位字段填充到其基本声明类型的下一个对齐边界。这会导致下一个成员从字节边界（对于 char 位字段）、2 字节边界（简称）、4 字节边界（对于 int 或 long）或 8 字节边界（对于 long long）开始。如果前一个成员的内存布局在适当的边界上结束，则不会发生填充。