堆栈变量是否由GCC attribute （（aligned（x）））对齐？

Question 1

我有以下代码：

#include <stdio.h>

int
main(void)
{
        float a[4] __attribute__((aligned(0x1000))) = {1.0, 2.0, 3.0, 4.0};
        printf("%p %p %p %p\n", &a[0], &a[1], &a[2], &a[3]);
}

我有以下输出：

0x7fffbfcd2da0 0x7fffbfcd2da4 0x7fffbfcd2da8 0x7fffbfcd2dac

为什么地址a[0]不是的倍数0x1000？

到底__attribute__((aligned(x)))是什么？我误解了这个解释吗？

我正在使用gcc 4.1.2。

Question 2

我相信问题在于您的数组在堆栈上，并且您的编译器太旧了，无法支持过度对齐的堆栈变量。GCC 4.6及更高版本修复了该错误。

C11 / C ++ 11alignas(64) float a[4];只适用于2对齐的任何幂。您使用
GNU C时__attribute__((aligned(x)))也是如此。

（在C11中，#include <stdalign.h>对于#define alignas _Alignas：cppref）。

但是，如果对齐范围非常大（到4k页面边界），则可能不希望将其放在堆栈上。

因为在函数启动时堆栈指针可以是任何东西，所以如果不分配过多的内存并进行调整，就无法对齐数组。（编译器将and rsp, -4096等效或不使用分配的0到4088字节中的任何一个；可能会分支该空间是否足够大，但不会进行分支，因为巨大的对齐方式比数组或其他局部大小大得多不是正常情况。）

如果将数组移出函数并移至全局变量，则该数组应该起作用。您可以做的另一件事是将其保留为局部变量（这是非常好的事情），但要使其成为static。这样可以防止将其存储在堆栈中。请注意，这两种方式都不是线程安全的或递归安全的，因为只有一个数组副本。

使用此代码：

#include <stdio.h>

float a[4] __attribute__((aligned(0x1000))) = {1.0, 2.0, 3.0, 4.0};

int
main(void)
{
        printf("%p %p %p %p\n", &a[0], &a[1], &a[2], &a[3]);
}

我得到这个：

0x804c000 0x804c004 0x804c008 0x804c00c

这是预期的。使用您的原始代码，我将像您一样获得随机值。

Question 3

gcc中有一个错误，导致属性对齐无法与堆栈变量一起使用。它似乎已通过下面链接的补丁修复。下面的链接也包含有关该问题的大量讨论。

http://gcc.gnu.org/bugzilla/show_bug.cgi?id=16660

我在上面用两种不同版本的gcc尝试了您的代码：在RedHat 5.7框中使用的是4.1.2，它与您的问题类似（本地数组根本没有对齐0x1000字节边界）失败。然后，我在RedHat 6.3上使用gcc 4.4.6尝试了您的代码，它运行得很完美（本地数组已对齐）。神话电视的人们有一个类似的问题（上面的gcc补丁似乎已解决）：

http://code.mythtv.org/trac/ticket/6535

无论如何，您似乎在gcc中发现了一个错误，该错误似乎在更高版本中已得到修复。

Question 4

最近的GCC（经4.5.2-8ubuntu4测试）似乎可以按预期工作，并且阵列正确对齐。

#include <stdio.h>

int main(void)
{
    float a[4] = { 1.0, 2.0, 3.0, 4.0 };
    float b[4] __attribute__((aligned(0x1000))) = { 1.0, 2.0, 3.0, 4.0 };
    float c[4] __attribute__((aligned(0x10000))) = { 1.0, 2.0, 3.0, 4.0 };

    printf("%p %p %p %p\n", &a[0], &a[1], &a[2], &a[3]);
    printf("%p %p %p %p\n", &b[0], &b[1], &b[2], &b[3]);
    printf("%p %p %p %p\n", &c[0], &c[1], &c[2], &c[3]);
}

我得到：

0x7ffffffefff0 0x7ffffffefff4 0x7ffffffefff8 0x7ffffffefffc
0x7ffffffef000 0x7ffffffef004 0x7ffffffef008 0x7ffffffef00c
0x7ffffffe0000 0x7ffffffe0004 0x7ffffffe0008 0x7ffffffe000c

Question 5

对齐并非对所有类型都有效。您应该考虑使用结构来查看实际的属性：

#include <stdio.h>

struct my_float {
        float number;
}  __attribute__((aligned(0x1000)));

struct my_float a[4] = { {1.0}, {2.0}, {3.0}, {4.0} };

int
main(void)
{
        printf("%p %p %p %p\n", &a[0], &a[1], &a[2], &a[3]);
}

然后，您将阅读：

0x603000 0x604000 0x605000 0x606000

这是您所期望的。

编辑： 由@yzap推及以下@Caleb此案发表评论，最初的问题是由于GCC版本只。我已经使用请求者的源代码检查了GCC 3.4.6与GCC 4.4.1：

$ ./test_orig-3.4.6
0x7fffe217d200 0x7fffe217d204 0x7fffe217d208 0x7fffe217d20c
$ ./test_orig-4.4.1
0x7fff81db9000 0x7fff81db9004 0x7fff81db9008 0x7fff81db900c

现在很明显，较旧的GCC版本（4.4.1之前的某个版本）显示了对齐病理。

注意1：我建议的代码无法回答我理解为“对齐数组的每个字段”的问题。

注意2：将非静态a []放入main（）并使用GCC 3.4.6进行编译会破坏struct数组的对齐指令，但保持结构之间的0x1000距离...仍然很糟糕！（有关解决方法，请参见@zifre答案）

堆栈变量是否由GCC __attribute __（（aligned（x）））对齐？

堆栈变量是否由GCC attribute （（aligned（x）））对齐？