ARM的字对齐问题总结.docVIP

ARM的字对齐问题总结

1.数据类型自身的对齐值：对于char型数据，其自身对齐值为1字节，对于short型为2字节，对于int,float,double类型，其自身对齐值为4字节。

2.结构体的自身对齐值：其成员中自身对齐值最大的那个值。

3.指定对齐值：#pragmapack(n)来设定变量以n字节对齐方式。n字节对齐就是说变量存放的起始地址的偏移量有两种情况，第一、如果n大于等于该变量所占用的字节数，那么偏移量必须满足默认的对齐方式，第二、如果n小于该变量的类型所占用的字节数，那么偏移量为n的倍数，不用满足默认的对齐方式。

4.数据成员和结构体的有效对齐值：数据成员(数据类型)和数据结构的自身对齐值和指定对齐值中小的那个值，数据成员对齐了数据结构自然也就对齐了。

了解上述四个基本概念，我们开始讨论具体数据结构的成员和其自身的对齐方式。有效对齐值N是最终用来决定数据存放地址方式的值。有效对齐N，就是表示“对齐在N上”，也就是说该数据的存放起始地址%N=0。而数据结构中的数据变量都是按定义的先后顺序来排放的。第一个数据变量的起始地址就是数据结构的起始地址。结构体的成员变量要对齐排放，结构体本身也要根据自身的有效对齐值圆整(结构体成员变量占用总长度需要是对结构体有效对齐值的整数倍)。下面结合VS2005中编译环境的例子进行深入了解：

例子B分析：

structB

{

charb;

inta;

shortc;

};

假设B从地址空间0x0000开始排放。该例中没有显式指定对齐值N，VS2005默认值为4。

成员变量b自身对齐值是1，比指定或默认指定对齐值4小，故有效对齐值为1，其存放地址0x0000符合0x0000%1=0，满足字节对齐原则。

成员变量a自身对齐值为4，和指定或默认指定对齐值4相等，故有效对齐值也为4，为了保证字节对齐，成员变量a只能存放在起始地址为0x0004到0x0007这四个连续的字节空间中，复核0x0004%4=0。

成员变量c自身对齐值为2，比指定或默认指定对齐值4小，故有效对齐值为2，可顺序存放在0x0008至0x0009两个字节空间中，符合0x0008%2=0。

至此满足了数据成员的字节对齐，接着看数据结构B的对齐。数据结构B的自身对齐值为其变量中最大对齐值(也就是成员变量b）4，故结构体B的有效对齐值也是4。根据结构体圆整的要求，0x0009到0x0000=10字节，（10＋2）％4＝0。所以0x0000A到0x000B也为结构体B所占用。故B从0x0000到0x000B共有12个字节,sizeof(structB)=12。

之所以在变量C补充2字节，是因为要实现编译器快速有效的存取结构数组,试想如果定义B结构数组,第一个结构起始地址是0没有问题,但是第二个结构呢?按照数组的定义,数组中所有元素都是紧挨着的,如果不把结构的大小补充为对齐值（4）的整数倍,那下一个结构的起始地址将是0x0000A,这显然不能满足结构的地址对齐了。

例子C分析：

/*指定按2字节对齐*/

__align(2)structC

{

charb;

inta;

shortc;

};/*取消指定对齐，恢复缺省对齐*/

同理，例子C中成员变量b自身对齐值为1，指定对齐值为2，故效对齐值为1，假设C从0x0000开始，那么b存放在0x0000，符合0x0000%1=0，满足字节对齐原则。

成员变量a自身对齐值为4，指定对齐值为2，故有效对齐值为2，顺序存放在0x0002、0x0003、0x0004、0x0005四个连续字节中，符合0x0002%2=0，满足字节对齐原则。

成员变量c的自身对齐值为2，与指定对齐值相等，故有效对齐值为2，顺序存放在0x0006、0x0007中，符合0x0006%2=0，满足字节对齐原则。

从0x0000到0x00007共八字节存放的是结构体C的变量。结构体C自身对齐值为4，比指定对齐值2大，故C的有效对齐值为2，因8%2=0,C只占用0x0000到0x0007的八个字节。所以sizeof(structC)=8，完全满足字节对齐原则。

除了指定的对齐值不同能导致数据结构的地址存放不同外，编译器不同存放结构体方式也可能不同。

四、ARM平台的对齐问题

在ARM中，有ARM和Thumb两种指令。

ARM指令：每执行一条指令，PC的值加4个字节（32bits）.一次访问4字节内容，该字节的起始地址必须是4字节对齐的位置上，即地址的低两位为bits[0b00],也就是说地址必须是4的倍数。

Thumb指令：每执行一条指令，PC的值加2个字节（16bits）.）.一次访问2字节内容，该字节的起始地址必须是2字节对齐的位置