为什么必须在 typedef 中指定此对齐属性？答案

【问题标题】：Why does this alignment attribute have to be specified in a typedef?为什么必须在 typedef 中指定此对齐属性？
【发布时间】：2016-12-16 08:21:25
【问题描述】：

我最初是从平板电脑上写下这个问题的，并且在这样做时采取了很多捷径，我认为最终会导致阅读和/或试图回答这个问题的人感到困惑。

我并不是要解决我最初开始遇到的问题。如果您真的想要背景故事，请阅读下一段，否则请跳过它。

造成这种情况的是一些旧代码对{struct, data, struct, data, ...} 形式的数据数组进行操作，其中每个data 具有任意长度。代码通过指针访问每个结构，当我们切换到 gcc 时，由于未对齐的访问，它开始在 Solaris 中崩溃。解决这个问题的一个想法是改变类型的对齐方式，如下所示，但我可能不会这样做。

要回答的问题可以概括为：

文档指出不能用aligned 减少对齐，但我可以用typedef 来做到这一点。是否按预期工作？
如果它按预期工作，为什么它需要 typedef？为什么我不能降低对齐作为结构定义的一部分？
- 注意：也可以使用typedef struct {...}__attribute__((aligned(1))) Typename; 完成

这是link to some sample code running on wandbox。如果链接失效：

#include <cstdio>
#include <assert.h>

#define ALIGN __attribute__((aligned(1)))

struct       Misaligned_1_t { int x; double y; float z; };
struct ALIGN Misaligned_2_t { int x; double y; float z; };
struct       Misaligned_3_t { int x; double y; float z; } ALIGN;

// The gcc documentation indicates that the "aligned" attribute
// can only be used to increase alignment, so I was surprised
// to discover this actually works.  Why does it work?
typedef Misaligned_1_t ALIGN Aligned_t;

int main( int, char** ) {
  char buffer[256];
  // The following is meant to simulate a more complicated scenario:
  //   {SomeStruct, char[arbitrary length], SomeStruct, char[arbitrary length], ...}
  // ... where accessing, using and changing each SomeStruct will result in
  // misaligned accesses.
  auto *m1 = (Misaligned_1_t*)&buffer[1];
  auto *m2 = (Misaligned_1_t*)&buffer[1];
  auto *m3 = (Misaligned_1_t*)&buffer[1];
  auto *a1 = (Aligned_t*)&buffer[1];

  // The documentation says we can only reduce alignment with the "packed" attribute,
  // but that would change the size/layout of the structs.  This is to demonstrate
  // that each type is the same size (and should have the same layout).
  assert(   sizeof(m1) == sizeof(m2)
         && sizeof(m1) == sizeof(m3)
         && sizeof(m1) == sizeof(a1) );

  m1->y = 3.14159265358979323846264; // misaligned access

  std::printf( "%0.16f\n", m2->y ); // misaligned access
  std::printf( "%0.16f\n", m3->y ); // misaligned access
  std::printf( "%0.16f\n", a1->y ); // works fine

  return 0;
}

【问题讨论】：

“为什么必须在 typedef 中指定这个对齐属性？” 反对什么？真正的问题是什么？
为什么struct __attribute__((aligned(1))) Test{...} 不起作用？我对文档的阅读给我的印象是，如果没有packed，我不应该像这样降低对齐方式，但是由于它似乎可以工作，我很好奇为什么没有 typedef 就不能工作
aligned(1) 表示将结构对齐到 1 个字节？我不认为这有任何影响。你期待什么效果？
它似乎达到了预期的效果，但我很困惑它是否有效以及为什么没有 typedef 就无法完成
想要的效果是什么？不将结构与堆栈上的默认对齐方式（可能是 8 左右）对齐？

标签： c attributes memory-alignment struct-member-alignment

【解决方案1】：

来自 gcc help files

您可以在 typedef 声明中指定对齐的和 transparent_union 属性，也可以在完整枚举、结构或联合类型定义的右大括号之后指定，以及仅在定义的右大括号之后指定打包属性。

所以你可以使用

struct Test_t {
  int x;
  double y;
  float z;
} __attribute__((aligned(1)));

然后用

定义变量

struct Test_t a,b;
struct Test_t *test;

或者您可以使用上面给出的方式。是一样的。

【讨论】：

不幸的是，即使右大括号在我尝试过的任何编译器中都不起作用。到目前为止，只有 typedef 起作用了
它正在我的编译器（cygwin 5.4.0）上运行。但是，属性不是可移植 C 代码的一部分，因此您应该查看编译器文档以获取有关如何使用它的信息。
哪个编译器和版本？我试过 GCC 4.9.2、5.4、6.somehing 和 clang 3.8
我的尺码为 24，在所有三种情况下，a。没有属性，b.答案中给出的属性，以及 c。应用于 typedef 的属性。（正确的语法是typedef struct Test_t __attribute__((aligned(1))) Test;）
我修改了我的魔杖盒示例来演示这个问题。将属性作为结构的一部分，它会获得未对齐的访问。在 Sparc Solaris 中它会崩溃：melpon.org/wandbox/permlink/MsK5E1zuW4wUScyJ

【解决方案2】：

我找到了答案。我一定是个盲人。来自 GCC 文档：

在结构体或结构体成员上使用时，aligned 属性只能增加对齐；为了减少它，还必须指定打包属性。 当作为 typedef 的一部分使用时，aligned 属性可以增加和减少对齐，并且指定 packed 属性会产生警告。

【讨论】：