Linux内核之aligned用法实例(四十七)

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🍉🍉🍉文章目录🍉🍉🍉

- 🌻1.前言
- 🌻2.C语言之aligned关键字介绍
- 🌻3.代码实例
- - 🐓3.1 单个变量的对齐
  - 🐓3.2 结构体的对齐
  - 🐓3.3 指定类型对齐

🌻1.前言

本篇目的：Linux内核之aligned用法实例

🌻2.C语言之aligned关键字介绍

在Linux内核中，aligned关键字是一个编译器指令，它用于指定变量或结构体的对齐方式。对齐是指变量或结构体在内存中的起始地址与某个数的倍数对齐。对齐对于性能至关重要，特别是在处理对齐敏感的数据类型（如浮点数）或使用SIMD指令时。正确的对齐可以减少内存访问时间，提高程序的性能。
在Linux内核中，aligned关键字通常与__attribute__((aligned(n)))一起使用，其中n是一个整数，指定了对齐边界。n必须是2的幂，因为大多数处理器和内存系统都对齐到2的幂边界上的地址。
aligned关键字的使用方法如下：
1. 用于单个变量：可以将aligned关键字用于单个变量，以指定其对齐方式。例如：

int var __attribute__((aligned(16))) = 42;

在这个例子中，变量var的起始地址将与16的倍数对齐。这意味着，无论var在内存中的位置如何，它的地址都将是一个16的倍数。
1. 用于结构体：可以将aligned关键字用于结构体，以指定其成员的对齐方式。例如：

struct example {
    int a;
    float b;
} __attribute__((aligned(32)));

在这个例子中，结构体example的起始地址将与32的倍数对齐。这意味着，无论example在内存中的位置如何，它的地址都将是一个32的倍数。
1. 用于数组和指针：可以将aligned关键字用于数组和指针，以指定它们的对齐方式。例如：

int arr[10] __attribute__((aligned(64)));
int *ptr __attribute__((aligned(128)));

在这个例子中，数组arr的起始地址将与64的倍数对齐，指针ptr的起始地址将与128的倍数对齐。
需要注意的是，使用aligned关键字指定的对齐方式可能会增加内存消耗。在上面的例子中，虽然我们只需要一个整数变量，但是由于对齐到16字节边界，编译器可能会在变量前后添加额外的填充字节，以确保对齐。因此，在使用aligned关键字时，需要权衡内存消耗和性能优化。
aligned关键字在Linux内核中用于指定变量、结构体或数组的对齐方式。它可以优化内存访问速度，特别是在处理对齐敏感的数据类型时。但需要注意的是，使用aligned关键字可能会增加内存消耗。在实际应用中，应根据具体需求和对齐要求进行权衡。

🌻3.代码实例

🐓3.1 单个变量的对齐

#include <stdio.h>

int main() {
    int var __attribute__((aligned(16))) = 42;
    printf("Address of var: %p\n", (void*)&var);
    return 0;
}

变量 a 被指定为对齐到16字节边界。
问题一：为什么按16字节对齐，但是打印时sizeof(var) = 4？
虽然 a 指定为在内存中以 16 字节边界对齐，但其大小仍然是基本类型 int 的大小，通常情况下是4字节（在大多数平台上）。
这意味着虽然变量 a 在内存中可能按照16字节边界对齐，但它仍然只占用4个字节的空间。

🐓3.2 结构体的对齐

#include <stdio.h>

int main() {
    // 使用 aligned(16) 将变量 a 对齐到 16 字节边界
    int a __attribute__((aligned(16))) = 10;

    printf("Size of a: %lu\n", sizeof(a));
    printf("Address of a: %p\n", (void *)&a);

    return 0;
}

AlignedStruct 结构体被指定为对齐到32字节边界

🐓3.3 指定类型对齐

#include <stdio.h>

typedef int aligned_int __attribute__((aligned(8)));

int main() {
    aligned_int num = 5;

    printf("Size of num: %lu\n", sizeof(num));
    printf("Address of num: %p\n", (void *)&num);

    return 0;
}