警告 C4316：在堆上分配的对象可能未对齐 16答案

【问题标题】：warning C4316: object allocated on the heap may not be aligned 16警告 C4316：在堆上分配的对象可能未对齐 16
【发布时间】：2013-11-20 19:11:23
【问题描述】：

重要信息：

开发操作系统：Windows 8.1 64 位
目标操作系统：Windows 8.1 64 位
IDE：Visual Studio 2013 专业版
语言：C++

问题：

通过 IDE 编译我的静态库项目时收到以下警告：

warning C4316: ... : object allocated on the heap may not be aligned 16

我可以简单地忽略此警告...但我假设它的存在是有原因的，并且希望至少了解它的含义以及它对未来可能产生的影响。

我认为这行代码与问题有关，在我的 Win32 窗口包装类中调用：

m_direct3D = new Direct3D(this);

m_direct3D 是一个指向我的 Direct3D 包装类的指针。

这是包装器的头文件（我承认它需要修剪）：

#pragma once

// Windows
#include <d3d11.h>
#include <DirectXMath.h>

// Standard
#include <stdint.h>
#include <vector>

// JGlib
#include "Window.h"

namespace JGlib
{
    namespace Graphics
    {
        class Direct3D
        {
        public:
            // Construtor and destructor
            Direct3D(const JGlib::Graphics::Window* window);
            ~Direct3D();

            // Public methods
            void Initialise();
            void BeginDraw();
            void Draw();
            void EndDraw();

        private:
            // Private methods

            // Private member variables
            const Window*               m_window;
            ID3D11Device*               m_device;
            IDXGIAdapter*               m_adapter;
            DXGI_ADAPTER_DESC           m_adapterDescription;
            uint32_t                    m_videoCardMemory;
            IDXGIFactory*               m_factory;
            IDXGIOutput*                m_monitor;
            DXGI_MODE_DESC*             m_displayModes;
            uint32_t                    m_numberOfModes;    
            DXGI_RATIONAL               m_refreshRate;
            DXGI_SWAP_CHAIN_DESC        m_swapChainDescription;
            D3D_FEATURE_LEVEL           m_featureLevel;
            ID3D11DeviceContext*        m_deviceContext;
            IDXGISwapChain*             m_swapChain;
            ID3D11Texture2D*            m_backBuffer;
            ID3D11RenderTargetView*     m_renderTargetView;
            ID3D11Texture2D*            m_depthStencilBuffer;
            D3D11_TEXTURE2D_DESC        m_depthBufferDescription;
            D3D11_DEPTH_STENCIL_DESC    m_depthStencilDescription;
            ID3D11DepthStencilState*    m_depthStencilState;
            ID3D11DepthStencilView*     m_depthStencilView;
            D3D11_RASTERIZER_DESC       m_rasterDescription;
            D3D11_VIEWPORT              m_viewport; 
            float                       m_fieldOfView;
            float                       m_screenAspectRatio;
            ID3D11RasterizerState*      m_rasterState;
            DirectX::XMMATRIX           m_projectionMatrix;
            DirectX::XMMATRIX           m_worldMatrix;
            DirectX::XMMATRIX           m_orthographicMatrix;
            float                       m_screenDepth;
            float                       m_screenNear;
        };
    }
}

我尝试用谷歌搜索该问题，但发现的信息很少。我发现的信息我不明白。

最后，我要问的是：

C4316 是什么意思？
是什么导致我的代码出现这种情况？
如果我忽略它，这会对未来产生什么影响？
如何“修复”导致出现此警告的问题？

其他信息：

当我将 Visual Studio 的配置管理器更改为针对 x64 进行编译时，不会出现此问题。

【问题讨论】：

这在 DirectXMath Programming Guide on MSDN 的 Type Usage Guidelines 中得到解决。简而言之，不要使用XMMATRIX，如果要移植到32位x86和ARM，请使用XMFLOAT4X4。如果您仅使用 x64，则堆分配默认为 16 字节对齐。

标签： c++ compiler-errors visual-studio-2013

【解决方案1】：

C4316 是什么意思？

C4316 是错误代码。这是一个唯一标识符，可以轻松找到the documentation。

是什么导致了我的代码？

DirectX::XMMATRIX 类的用法。该类的实例必须在 16 字节边界上对齐。编译器确保每当您在堆栈或全局范围内创建JGLib::Graphics::Direct3D 实例时，它将正确对齐它，但如果您在堆上动态分配实例，编译器无法保证对象将对齐正确，因为malloc() 和朋友通常只保证 8 字节对齐。

如果我忽略它，这会对未来产生什么影响？

由于SSE 指令对未对齐的数据进行操作，您的代码在访问这些矩阵实例时可能会崩溃。

如何“修复”导致出现此警告的问题？

正如文档所建议的，您需要覆盖类的 operator new 和 operator delete 以保证 16 字节对齐。您可以使用_aligned_malloc() 和_aligned_free() 分配和释放在较大对齐上对齐的内存。

【讨论】：

非常感谢您提供结构良好且清晰的答案。最后，我重新编写了我的代码，使它根本不在堆上分配，完全避免了这个问题。

【解决方案2】：

您需要覆盖 new 和 delete 运算符，如下所示：

__declspec(align(16)) class MyClass
{
    public:
    DirectX::XMMATRIX           m_projectionMatrix;

    virtual ~MyClass()
    {
    }

    void* operator new(size_t i)
    {
        return _mm_malloc(i,16);
    }

    void operator delete(void* p)
    {
        _mm_free(p);
    }
};

【讨论】：

完全成功，这真的很烦人，非常感谢！ :)
在针对 XboxOne 的 vs2017 中，这是一个错误。虚幻引擎中重载了 new 和 delete 运算符。您知道如何修改新重载的签名以获取 align() 元数据吗？或者我应该只是抑制错误？对我来说似乎是一个真正无知的变化。微软的部分没有远见。我的班级没有任何东西需要 64 字节对齐。现在他们希望我为我创建的每一个类都重载新的。

【解决方案3】：

如果您查看预处理代码，您可能会在其中找到类似 __declspec(align(16)) 的内容，请求以 16 个字节对齐，而 new 可能不会在该约束下对齐。对应http://msdn.microsoft.com/en-us/library/vstudio/dn448573.aspx可以通过Override operator new and operator delete for over-aligned types so that they use the aligned allocation routines—for example, _aligned_malloc and _aligned_free.修复

【讨论】：

【解决方案4】：

DirectX::XMMATRIX 包含 SSE 数据（并因此标记为__declspec(align(16)），因此需要在 16B 边界上对齐，否则访问它的指令会导致访问冲突。

警告告诉您，不能保证 operator new 返回的内存是 16B 对齐的。

您可以将对象创建为全局变量或局部变量吗？这样编译器可以强制对齐。如果不能，您可以为使用_aligned_malloc 和_aligned_free 实现的Direct3D 类提供重载的new 和delete。

【讨论】：