如何确保成员的对齐方式为4字节？

Question

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。

这种烹饪方式可行吗？是否有其他处理对齐问题的方法？

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

  SInt32 *member_;

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

- Anna B

Answer 1

如果您正在使用Mac，那么意味着GCC。GCC可以自动为您对齐变量：

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

请注意，这不是跨编译器可移植的，因为这是GCC特有的。

- LiraNuna

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这个解决方案的好处是什么，因为它不太可移植（使用额外的4字节空间可以接受）？ - Anna B

没有“额外使用4个字节”，GCC只是重新定位类以适应您的需求。在编译器之间可靠地进行这样的操作也是不可能的，MSVC有这样一个选项（__declspec align？）。您有特殊需求，只有链接器可以满足，并且您认为可以不使用特定于编译器的选项吗？指针是从粘贴的代码中剩下的，它不应该存在（已编辑）。 - LiraNuna

@LiraNuna，这4个额外的字节存在于我的示例中，而不是你的示例中。对于造成的混淆我感到抱歉。也许你是对的，我可能无法避免编译器依赖... - Anna B

他不是在谈论标准，而是在谈论Mac上的特定应用和对齐方式。我碰巧知道gcc和clang在OSX下如何处理x86的对齐，所以我认为给他正确的答案是可以的。 - Richard Pennington

由于您已经解决了指针问题，我将取消我的反对票。话虽如此，为什么您的示例仍然包括storage_成员？ - R Samuel Klatchko

Answer 2

我猜测任何SInt32都已经对齐，即使在Mac上也是如此。

澄清一下：

struct Foo {
    SInt32 member;
};

成员变量总是对齐正确的，除非您将结构体打包并在一个字符后面放置成员变量。

- Richard Pennington

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这在PowerPC上是这样的，但在x86上不是。PPC是大端 - 单词必须对齐，但在小端上，不能保证这一点。 - LiraNuna

没有编译器会故意生成在x86上使用未对齐访问的代码。这将导致严重的性能损失。 - Richard Pennington

@LiraNuna 这不是真的。Microsoft Visual C++ 和 GCC 保证在 x86 上将 int 对齐到 4 字节边界。这在 MSDN 上有记录，对于 Visual C++ 来说。 - mloskot

完全正确。在OS X上，默认情况下，所有4字节基本类型都是4字节对齐的。 - Stephen Canon

Answer 3

int在任何OS X编译器中默认为4字节对齐。您所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、将结构标记为packed等）。

- Stephen Canon

Answer 4

我对Mac编程一无所知，但在我曾经工作的小型计算机上，指针总是对齐在4字节（单词）边界上。如果我没记错的话，结构体也是如此。分配的内存总是这样。

- Mick

Answer 5

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

为了为大小为S和对齐方式为A的对象分配空间，您可以分配一个类型为std::aligned_storage<S，A> :: storage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置在哪个命名空间中。在MSVC上，使用命名空间std::tr1）

除此之外，32位整数已经由编译器进行4字节对齐（至少在32位int的自然对齐方式为4字节的平台上）

- jalf

Answer 6

如果您想在结构体中强制进行良好的对齐，可以使用位域。

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

- EvilTeach

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一个零长度的位域会填充到其基本声明类型的下一个对齐边界。这将导致下一个成员从字节边界（对于char位域）、2字节边界（对于short）、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已经在适当的边界上结束，则不会发生填充。 - EvilTeach