align (C++)

Microsoft 特定的

使用 __declspec(align(#)) 可精確控制使用者定義資料的對齊 (例如，靜態配置或函式中的自動資料)。

__declspec( align( # ) ) declarator

備註

撰寫使用最新處理器指令的應用程式會帶來一些新的限制和問題。 特別是許多新的指令要求資料必須對齊 16 位元組界限。 此外，將常用資料對齊特定處理器的快取行大小就能改善快取效能。 例如，如果您定義的結構大小小於 32 個位元組，您可能要將它對齊 32 個位元組，以確保有效率地快取該結構類型的物件。

# 是對齊值。 有效項目是從 1 至 8192 (位元組) 的 2 乘冪整數，例如 2、4、8、16、32 或 64。 declarator 是您宣告為已對齊的資料。

如需如何傳回 size_t 類型值 (這是類型的對齊需求) 的資訊，請參閱 __alignof。 如需以 64 位元處理器為目標時，如何宣告未對齊的指標，請參閱 __unaligned。

當您定義 struct、union 或 class，或是宣告變數時，可以使用 __declspec(align(#))。

編譯器不會在複製或資料轉換作業期間，保證或嘗試保留資料的對齊屬性。 例如，memcpy 可以複製以 __declspec(align(#)) 宣告的結構至任何位置。 請注意，一般配置器像是 malloc、C++ new 運算子 和 Win32 配置器，都會傳回記憶體，此記憶體對於 __declspec(align(#)) 結構或結構陣列通常未充分對齊。 若要保證複製或資料轉換作業的目的地有正確對齊，請使用 _aligned_malloc，或撰寫您自己的配置器。

您無法為函式參數指定對齊。 有對齊屬性的資料，以值傳遞到堆疊上時，其對齊會由呼叫慣例控制。 如果資料對齊在呼叫的函式中很重要，請將參數複製到正確對齊的記憶體中，才使用該參數。

沒有 __declspec(align(#)) 時，Visual C++ 通常會根據目標處理器和資料大小，將資料對齊自然界限，最多 32 位元處理器上的 4 位元組界限和 64 位元處理器上的 8 位元組界限。 類別或結構中的資料，是以其最小自然對齊和目前封裝設定 (從 #pragma pack 或 /Zp 編譯器選項)，在類別或結構內對齊。

這個範例會示範 __declspec(align(#)) 的使用方式。

__declspec(align(32)) struct Str1{
   int a, b, c, d, e;
};

這個類型現在具有 32 位元組對齊屬性。 這表示所有的靜態和自動執行個體會開始於 32 位元組的界限。 以這個類型宣告為成員的其他結構類型會保留這個類型的對齊屬性，也就是任何具有做為項目之 Str1 的結構都會有至少為 32 的對齊屬性。

請注意，sizeof(struct Str1) 等於 32。 這意味著如果建立 Str1 物件的陣列，且陣列的基底是對齊 32 位元組，則陣列的每個成員也會對齊 32 位元組。 若要在動態記憶體中建立基底正確對齊的陣列，請使用 _aligned_malloc 或撰寫您自己的配置器。

任何結構的 sizeof 值都是最後一個成員的位移，加上該成員的大小，然後捨入至最大成員對齊值或整個結構對齊值 (以較大者為準) 的最接近倍數。

編譯器會為結構對齊使用這些規則：

• 除非以 __declspec(align(#)) 覆寫，否則純量結構成員的對齊是其大小與目前封裝的最小值。

• 除非以 __declspec(align(#)) 覆寫，否則結構的對齊是其成員的個別對齊最大值。

• 結構成員位於其父結構開始處的位移，這是其對齊 (大於或等於上一個成員結尾的位移) 的最小倍數。

• 結構的大小是其對齊的最小倍數 (大於或等於其最後一個成員結尾的位移)。

__declspec(align(#)) 只能增加對齊限制。

如需詳細資訊，請參閱：

• align 範例

• 使用 __declspec(align(#)) 定義新類型

• 對齊執行緒區域儲存區中的資料

• align 如何搭配資料封裝使用

• 結構對齊範例 (x64 專用)

align 範例

下列範例說明 __declspec(align(#)) 如何影響資料結構的大小和對齊。 這個範例會假設下列定義：

#define CACHE_LINE  32
#define CACHE_ALIGN __declspec(align(CACHE_LINE))

在這個範例中，S1 結構使用 __declspec(align(32)) 定義。 針對變數定義使用的所有 S1，或其他類型宣告中，都是對齊 32 位元組。 sizeof(struct S1) 會傳回 32，而且 S1 在保留四個整數所需的 16 個位元組後面會有 16 個填補位元組。 每個 int 成員需要 4 位元組對齊，但是結構本身的對齊是宣告為 32。 因此，整體對齊是 32。

struct CACHE_ALIGN S1 { // cache align all instances of S1
   int a, b, c, d;
};
struct S1 s1;   // s1 is 32-byte cache aligned

在下列範例中，sizeof(struct S2) 會傳回 16，也就是成員大小的總和，因為這剛好是最大對齊需求的倍數 (8 倍)。

__declspec(align(8)) struct S2 {
   int a, b, c, d;
};

在下列範例中，sizeof(struct S3) 會傳回 64。

struct S3 {
   struct S1 s1;   // S3 inherits cache alignment requirement
                  // from S1 declaration
   int a;         // a is now cache aligned because of s1
                  // 28 bytes of trailing padding
};

在這個範例中，請注意 a 有其自然類型的對齊，在此情況下，為 4 個位元組。 不過，S1 必須對齊 32 位元組。 a 後面接著二十八個位元組的填補，因此 s1 會在位移 32 處起始。 S4 接著會繼承 S1 的對齊需求，因為這是結構中最大的對齊需求。 sizeof(struct S4) 會傳回 64。

struct S4 {
   int a;
   // 28 bytes padding
    struct S1 s1;      // S4 inherits cache alignment requirement of S1
};

下列三個變數宣告也會使用 __declspec(align(#))。 在每個案例中，變數必須對齊 32 位元組。 若是陣列，陣列的基底位址 (而非每個陣列成員) 對齊 32 位元組。 每個陣列成員的 sizeof 值不會因為使用 __declspec(align(#)) 而受影響。

CACHE_ALIGN int i;
CACHE_ALIGN int array[128];
CACHE_ALIGN struct s2 s;

若要對齊陣列的每個成員，應使用如下的程式碼：

typedef CACHE_ALIGN struct { int a; } S5;
S5 array[10];

在這個範例中，請注意對齊結構本身和對齊第一個元素都有相同的效果：

CACHE_ALIGN struct S6 {
   int a;
   int b;
};

struct S7 {
   CACHE_ALIGN int a;
               int b;
};

S6 和 S7 具有相同的對齊、配置和大小特性。

在下列範例中，a、b、c 和 d 的對齊開始位址分別為 4、1、4 和 1。

void fn() { 
   int a;
   char b;
   long c;
   char d[10]
} 

如果已在堆積上配置記憶體，則對齊會取決於所呼叫的配置函式。 例如，如果您使用 malloc，則結果會取決於運算元大小。 如果 arg >= 8，則傳回的記憶體是對齊 8 位元組。 如果 arg < 8，則傳回的記憶體其對齊會是小於 arg 之 2 的一次乘冪。 例如，如果您使用 malloc(7)，則對齊是 4 個位元組。

使用 __declspec(align(#)) 定義新類型

您可以定義具有對齊特性的類型。

例如，您可以使用對齊值以此方式定義 struct ：

struct aType {int a; int b;};
typedef __declspec(align(32)) struct aType bType;

現在，aType 和 bType 具有相同大小 (8 個位元組)，但是 bType 類型的變數將會對齊 32 位元組。

對齊執行緒區域儲存區中的資料

使用 __declspec(thread) 屬性建立並放入影像之 TLS 區段的靜態執行緒區域儲存區 (TLS) 可用於對齊，就像一般靜態資料一樣。 為了建立 TLS 資料，作業系統會配置記憶體的 TLS 區段大小，並接受 TLS 區段對齊屬性。

此範例示範各種將對齊的資料放入執行緒區域儲存區中的方式。

// put an aligned integer in TLS
__declspec(thread) __declspec(align(32)) int a;   

// define an aligned structure and put a variable of the struct type
// into TLS
__declspec(thread) __declspec(align(32)) struct F1 { int a; int b; } a;

// create an aligned structure 
struct CACHE_ALIGN S9 {
   int a;
   int b;
};
// put a variable of the structure type into TLS
__declspec(thread) struct S9 a;

align 如何搭配資料封裝使用

/Zp 編譯器選項和 pack pragma 有封裝結構及等位成員資料的作用。 此範例示範 /Zp 和 __declspec(align(#)) 如何搭配使用：

struct S {
   char a;
   short b;
   double c;
   CACHE_ALIGN double d;
   char e;
   double f;
};

下表列出每個成員在各種 /Zp (或 #pragma pack) 值之下的位移，顯示兩者之間的互動情況。

變數	/Zp1	/Zp2	/Zp4	/Zp8
a	0	0	0	0
b	1	2	2	2
c	3	4	4	8
d	32	32	32	32
e	40	40	40	40
f	41	42	44	48
sizeof(S)	64	64	64	64

如需詳細資訊，請參閱/Zp (結構成員對齊)。

因此，物件的位移是根據前一個物件的位移與目前封裝設定，但如果物件具有 __declspec(align(#)) 屬性，情況就不是這樣，此時對齊是根據前一個物件的位移與物件的 __declspec(align(#)) 值。

請參閱

參考

__declspec

概念

ARM ABI 慣例概觀

x64 呼叫慣例概觀