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具有两个双精度的结构的对齐方式为4,即使双精度对齐为8(32位)

memory-alignment double struct gcc c

nglee · 技术社区 · 8 年前

我在一台x86_64机器上,有Ubuntu 16.04和gcc 5.4.0。

我今天遇到了这种有点奇怪的行为。

$ cat main.c
#include <stdio.h>
struct dd { double d1; double d2; };
int main()
{
    printf("%d\n", (int)__alignof__(double));
    printf("%d\n", (int)__alignof__(struct dd));
}
$ gcc -m32 -o main main.c && ./main
8
4

__alignof__ double struct dd 我觉得这对一个 struct gcc 5.4.0 doc :

注意,任何给定的或 union ISO C标准要求类型至少是所有构件对齐的最低公倍数的完美倍数或 协会 有疑问

这种行为的原因可能是什么?正在调整此 4字节是一种优化的内存访问方式?

1 回复 | 直到 8 年前

Community CDub 5 年前

指定这在您的架构上应该如何表现的文档是 here, in the i386 System V psABI (当前版本) here x86 标记wiki)。在这本书中,我们可以看到double的所需对齐是4。但它有一个有趣的注释:

符合Intel386 ABI。使用双字对齐构建的程序以及下面的联合和本章后面的函数调用序列

GCC不希望违反结构的ABI(其中对齐非常相关),因此它正确地将4对齐用于结构内部的双精度对齐。

__alignof__ 不是任何C标准的一部分。编译器可以做任何事情,比如从互联网上获取一只猫的图片并显示给你,这将是一种完全符合C标准的行为。

C11没有指定 _Alignof 不过是操作员。有趣的是,如果我们使用操作员是C11标准的一部分,GCC报告其他(正确)数字:

$ cat foo.c
#include <stdio.h>
struct dd { double d1; double d2; };
int main()
{
    printf("%d\n", (int)__alignof__(double));
    printf("%d\n", (int)__alignof__(struct dd));
}
$ cc -m32 -o foo foo.c && ./foo
8
4
$ ed foo.c
[...]
$ cat foo.c
#include <stdio.h>
struct dd { double d1; double d2; };
int main()
{
    printf("%d\n", (int)_Alignof(double));
    printf("%d\n", (int)_Alignof(struct dd));
}
$ cc -m32 -o foo foo.c && ./foo
4
4

C标准的措辞对于ABIs中应该发生的事情不是很具体,其中结构内部的类型的对齐度低于结构外部的类型。

After careful reading of the standard's wording 和一些争论,gcc开发人员决定 _对齐 应该告诉您在严格的C11程序中该类型值的最小对齐方式( https://gcc.gnu.org/ml/gcc-patches/2013-12/msg00435.html ). (这是您在编写垃圾收集器之类的用例时想要的,垃圾收集器扫描内存块以寻找潜在的指针。)注意,C11不包括 __attribute__((packed)) ,并且投射未对齐的指针是UB。

This mailing list post ,但不是C++ alignof __对齐__

GNU C的 __对齐__ double 一直到8B;这是当前编译器在性能方面的纯可选行为。

_Alignof(double) <= _Align(struct containing_double) 是8B。 双重的 当跨越4B边界时工作,如果它跨越缓存线或页面,则速度很慢。

_Atomic long long Current gcc is broken 对于32位SysV ABI上的C11 stdatomic 8B类型,有望更改为匹配clang。)

叮当作响, __对齐__ 因此,它与gcc在C11运算符方面不一致(但与结构布局无关,C11 stdatomic除外)。

on the Godbolt compiler explorer 使用gcc7.2和clang4.0。卸下 -xc 编译为C++而不是C

max_align_t 在8到16的32位中, for _Float128 但是 malloc(8) 或 strdup("abc") 可能仍然只返回8B对齐的块。

gcc's stddef.h implements max_align_t

long long __max_align_ll __attribute__((__aligned__(__alignof__(long long))));

确保生成的结构确实具有同样大的对齐需求( _Alignas long double __float128 成员。