c - GCC 变量对齐问题

Question

我正在为 Microblaze 处理器使用 GCC 编译器。
最近遇到了变量对齐的问题。我注意到有时编译器将静态变量分配给未对齐的地址(地址不能被 4 整除)，因此如果我将未对齐变量的指针发送到任何函数，我会得到未对齐访问硬件异常。

我有两个关于该主题的问题:

如何确保所有静态变量都对齐？有没有强制这样做的标志？目前我正在使用变量属性:

__attribute__((aligned(4)))

但这很不舒服，因为我需要为我拥有的每个静态变量定义它，这是没有意义的。

有没有办法确保我的函数局部变量(在堆栈中分配)将对齐？我的意思是有没有办法确保我的堆栈头对齐，每个函数都使用堆栈的对齐部分，并且堆栈中分配的任何变量都是对齐的。

谢谢。

Answer 1

AFAIK 没有办法告诉 GCC 你想对整个编译单元强制执行某种对齐。那就是没有像“alignment_unit 4”这样的编译器标志。

我不是这个主题的专家(尤其不是 Microblaze 软核)，但我对 GCC 进行了一些实验，针对我 PC 的 Intel x64 CPU 和针对 ARM Cortex-M4 微 Controller 的 IAR C。

SETUP 1:全局(文件级)变量

static uint64_t a = 0;
static uint8_t b = 0;
static uint16_t c = 0;
static uint16_t d = 0;
static uint8_t e = 0;

int main()
{   
    printf("&a = %u\n", &a);
    printf("&b = %u\n", &b);
    printf("&c = %u\n", &c);
    printf("&d = %u\n", &d);
    printf("&e = %u\n", &e);

    return 0;
}

SETUP 2 : 本地(函数级)变量

void some_func()
{    
    uint64_t a = 0;
    uint8_t b = 0;
    uint16_t c = 0;
    uint16_t d = 0;
    uint8_t e = 0;

    printf("&a = %u\n", &a);
    printf("&b = %u\n", &b);
    printf("&c = %u\n", &c);
    printf("&d = %u\n", &d);
    printf("&e = %u\n", &e);
}

int main()
{   
    some_func();    
    return 0;
}

我关闭了所有优化。

两种设置都不会导致 4 字节(或 PC 为 8 字节)对齐的变量地址。编译器/平台组合都是这种情况。

我能想到的唯一可能的解决方案(尽管可能不优雅)是为自定义类型创建一个 header 并将以下 typedef 放在那里:

typedef __attribute__((aligned(4))) uint64_t ui64_aligned;
typedef __attribute__((aligned(4))) uint32_t ui32_aligned;
typedef __attribute__((aligned(4))) uint16_t ui16_aligned;
typedef __attribute__((aligned(4))) uint8_t ui8_aligned;

然后只需在需要时使用“对齐类型”。这样，您将同时拥有“自定义对齐”和“自动对齐”类型，并且您也不会损害代码可读性(太多......)。

我知道这不是您正在寻找的解决方案，但这至少有效(就我的测试而言)。