c++ - 是否需要显式对齐？

Question

经过一些阅读，我了解到编译器已经对结构或类进行了填充，以便可以在其自然对齐边界上访问每个成员。那么在什么情况下编码人员需要显式对齐以获得更好的性能呢？我的问题来自这里:

Intel 64 和 IA-32 架构优化引用手册:

For best performance, align data as follows:
Align 8-bit data at any address.
Align 16-bit data to be contained within an aligned 4-byte word.
Align 32-bit data so that its base address is a multiple of four.
Align 64-bit data so that its base address is a multiple of eight.
Align 80-bit data so that its base address is a multiple of sixteen.
Align 128-bit data so that its base address is a multiple of sixteen.

假设我有一个结构:

struct A
{
    int a;
    int b;
    int c;
}
// size = 12;
// aligned on boundary of: 4

通过创建类型 A 的数组，即使我什么都不做，它也会正确对齐。那么遵循指南并使对齐更牢固的意义何在？

是因为cache line split吗？假设缓存行是 64 字节。第 6 次访问数组中的对象时，字节从 61 开始到 72，这会减慢程序速度？？

顺便说一句，标准库中是否有一个宏通过返回 std::size_t 的值告诉我基于运行机器的对齐要求？

Answer 1

让我直接回答你的问题:不，没有必要为了性能而在 C++ 中显式对齐数据。

任何体面的编译器都会为底层系统正确对齐数据。

如果您有以下问题，问题就会出现(上面的变体):

 struct 
 {
     int w ;
     char x ;
     int y ;
     char z ;
 } 

这说明了两个常见的结构对齐问题。

(1) 编译器很可能会在 x 和 z 之后插入 (2) 3 个对齐字节。如果 x 后没有填充，则 y 未对齐。如果 z 之后没有填充，w 和 x 将在数组中不对齐。

您在手册中阅读的说明是针对汇编语言程序员和编译器编写者的。

当数据未对齐时，在某些系统(不是 Intel)上它会导致异常，而在其他系统上则需要多个处理器周期来获取和写入数据。