对齐特定编译指示压缩结构成员的内存地址？答案

【问题标题】：Aligning memory address of specific pragma packed struct member?对齐特定编译指示压缩结构成员的内存地址？
【发布时间】：2014-12-24 21:18:57
【问题描述】：

我有一个结构，其中包含不同长度类型的数据成员（一些整数，一些单词，一些只是单个字节）。结构被打包（使用#pragma pack(1)）。

我的问题是：是否可以让结构的数据成员内存地址之一在内存中对齐（例如，地址是否可以被 16 整除）？

我知道可以使用 attribute 对齐整个结构（或者换句话说，它的第一个成员）。我想知道是否可以对齐特定成员而不仅仅是第一个。

基本上我需要打包结构（每个成员都跟在前一个成员之后，没有填充），我需要其中一个成员的地址，而不是第一个，可以被 16 整除。

【问题讨论】：

如果类型的大小不是 16 的倍数，这将永远不会适用于数组。
可能，通过对齐整个结构，然后，用计算器，添加正确数量的填充字节......如果你不能在结构中填充，你可以将它包含在另一个结构并在那里添加填充。此外，您可以将成员移动到开头并对齐结构。
对齐的成员可能会引入填充。
@Jarod42：“最整洁”的变体是让对齐的成员位于精确的地址，并且整个（未对齐的）结构相应地移动。比如说，您想要对齐由两个字节组成的结构的第二个字节。该结构将从 align+15 地址开始。
@Omer：出于好奇，你需要这个做什么？

标签： c++ gcc

【解决方案1】：

似乎没有任何可能将结构与偏移对齐。您必须自己创建偏移量（填充）。

typedef struct __attribute__((packed)) special_align {
    char misc[3];
    int align_me;
};

typedef struct __attribute__((packed, aligned(16))) pad_container {
    char padding[13];   //16-3
    struct special_align data;
};

当然访问结构会变得更麻烦。如果您不想手动计算需要多少填充，可以使用offsetof() 宏。在示例中，offsetof(struct special_align,align_me) 将返回 3，即从对齐大小中减去。（当然如果offset大于align，则必须使用对应的pad size multiplier。`

 pad_size = (sizeof(special_align) * align_size - offsetof(special_align,align_me)) % align_size;

【讨论】：

这是巨大的帮助。谢谢。到目前为止的解决方案是肮脏的并且使用了运行时计算。这会让我做得更好。
注意焊盘尺寸计算你不需要像 sizeof(special_align) * align_size 这样大的乘数，但你需要一个大于 sizeof(special_align) 的 align_size 乘数（以避免所有负模的混乱） .无论如何，它都会被% align_size 标准化为最少的数量，但是找到“最小乘数大于”比“某个乘数大于”要复杂得多，只要 size*offset_size 不超过 MAX_INT，就不会造成麻烦，只有真正巨大的结构才会出现这种情况。
我向某人展示了这个，他告诉我填充大小可以简单地是（对齐 - （偏移 % 对齐）），在我看来他是对的
但是如何实现自动化呢？如果您尝试将公式放在填充定义中（鸡/蛋情况），您会得到“不完整类型的无效使用”:-(
@RustyX：我想这需要在 C 预处理器语言中进行一些巧妙的编程 :) 由于结构在编译时几乎是固定的，因此必须在编译之前确定填充的大小 - 在预处理时间。不过不要问我怎么写。我在 C 预处理器方面很差。不过，我想这是一个很好的主题。用 C 编写（非工作）部分并询问如何将其转换为预处理器指令:)

【解决方案2】：

#pragma pack(1) 很讨厌——一旦为给定结构设置了它，它将应用于该结构的每个成员。 alignas、__attribute__((packed, aligned(8)))、std::aligned_storage、std::aligned_union、#pragma pack() 构造在该结构内都不会影响对齐，原始包装将保持整个结构（中间#pragma pack() 将适用于随后的任何内部结构，但外部结构将使用其原始包装进行包装。

因此，唯一的解决方案是手动打包结构，在必要时添加填充字节。

我正在使用这样的东西，它会触发编译器错误并显示（不正确的）对齐方式：

template<int s> struct OffsetIs;

template<int N>
struct CheckAlignment {
  static constexpr size_t ok = sizeof(OffsetIs<N>);
};

template<>
struct CheckAlignment<0> {
  static constexpr bool ok = true;
};

#pragma pack(1)
struct MyStruct
{
  char a;
  //char pad[3]; // uncomment to make it compile
  long x;
};
#pragma pack()

static_assert(CheckAlignment<offsetof(MyStruct, x) % 4>::ok, "Alignment of x is wrong");

【讨论】：