为什么在我的实现中所有数组都对齐到 16 个字节？答案

【问题标题】：Why are all arrays aligned to 16 bytes on my implementation?为什么在我的实现中所有数组都对齐到 16 个字节？
【发布时间】：2020-03-23 05:59:50
【问题描述】：

我的非常简单的代码如下所示

#include <iostream>
#include <stdalign.h>

int main() {
    char array_char[2] = {'a', 'b'};
    float array_float[2] = {1, 2};
    std::cout << "alignof(array_char): " << alignof(array_char) << std::endl;
    std::cout << "alignof(array_float): " << alignof(array_float) << std::endl;
    std::cout << "address of array_char: " << (void *) array_char << std::endl;
    std::cout << "address of array_float: " << array_float << std::endl;
}

这段代码的输出是

alignof(array_char): 1

alignof(array_float): 4

array_char的地址：0x7fff5e8ec580

array_float的地址：0x7fff5e8ec570

alignof运算符的结果在预期中，但是两个数组的真实地址并不一致。不管我试了多少次，地址总是 16 字节对齐的。

我在带有 Intel CORE i5 第 7 代 CPU 的 Ubuntu 16.04 上使用 gcc 5.4.0。

【问题讨论】：

"两个数组的真实地址和它们不一致" 是的。仅仅因为某些内容恰好与 16 字节边界对齐并不意味着它也不会与 2 或 1 字节边界对齐。
没有 16 字节对齐 here
@Jarod42 根据我的 Godbolt 测试，似乎 gcc 将它们对齐到 16 个字节，直到 gcc 6.3。（那里有 gcc 9.2。）
这可能是一个答案stackoverflow.com/questions/41719845/memory-alignment-in-c-c
编译器可能正在设置 16 字节对齐，以便它可以（可能）对您的数据使用 SSE 指令进行某些操作。

标签： c++ memory-alignment

【解决方案1】：

我找到了this 补丁。

这似乎是 GCC 6.4 中修复的 x86_64 错误。

System V x86-64 ABI 要求聚合类型（例如数组和structs）至少对齐到 16 个字节，如果它们至少有 16 个字节大的话。根据 ABI 规范中的注释，这是为了方便 SSE 指令的使用。

GCC 似乎错误地将该规则应用于大小为 16 位（而不是字节）和更大的聚合。

我建议您将编译器升级到更新的 GCC 版本。

然而，这只是一个优化问题，而不是正确性问题。对变量进行更严格的对齐并没有错，并且（与提到的 SSE 一样）过度对齐在某些情况下可能具有性能优势，超过了浪费堆栈内存的成本。

【讨论】：