C++ 如何在堆栈上对齐缓冲区？

我试图实现一个按大小排列的内存缓冲区，这样我就可以使用DMA控制器的模功能来实现一个环形缓冲区。我知道我可以用memalign做到这一点，但我想知道是否有可能在堆栈上做到这一点，因为到目前为止，我已经能够避免动态内存。我使用的是GCC4.4.1，我不关心可移植性（嵌入式系统）

我想做一些类似的事情：

template<uint16_t num_channels, uint16_t buffer_size>
class sampler {
    __attribute__((aligned(buffer_size * num_channels * 2)))
    uint16_t buffer[buffer_size][num_channels];
};

模板
类采样器{
__属性（对齐（缓冲区大小*num\u通道*2）））
uint16_t缓冲区[缓冲区大小][通道数]；
};

但当然，GCC不会接受非常量对齐（并且似乎表明对齐>8可能无论如何都不会得到遵守）

我想我可以使用C++0x alignas（）来实现这一点，但它似乎直到4.8版才出现在GCC中

我想一个选择可能是将缓冲区的大小增加一倍，但这似乎浪费了大量空间（我正计划尝试将设备内存的很大一部分用于此缓冲区）。也许我应该放弃使用动态记忆。memalign在浪费空间方面是否会相对高效

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有什么想法吗？

您不需要将存储器的大小增加一倍，只需向其添加

（校准-1）

——基本上与

memalign

在幕后所做的事情相同。对于两次校准的幂：

char buf[size + (alignment -1)];
char *aligned = (char*)((intptr_t)buf + (alignment - 1) & ~intptr_t(alignment - 1));

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您是否可以创建一个大于

buffer\u size

的缓冲区，然后计算其中的偏移量作为起点？

如果您的嵌入式系统具有内存管理单元，则无需担心动态内存的合理使用，尤其是当您每次运行只分配一次时

如果没有MMU，可以考虑用链接器映射文件分配一个固定的位置。

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在具有实际操作系统的系统上，DMA兼容的缓冲区可能无论如何都必须由内核专门分配。

我已经很久没有使用链接器命令文件了，但我认为会是这样

使用创建文件buffer.cpp

char buffer[ BUFFER_SIZE ];

对象文件包含名为.bss（用于未初始化数据）、.data（用于初始化数据）和.text（用于可执行代码）的部分。 缓冲区[]将进入.bss，因为它未初始化

因此，像这样的（gnu）链接器文件应该可以做到这一点

SECTIONS {
   .bss 0x0  : {
        buffer.o(.bss)
        *(.bss)
    }
   .data : {
        *(.data)
    }
   .text : {
        *(.text)
    }
}

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0x0告诉链接器在地址0x0处加载缓冲区[]。

这也是我的想法，但是我认为在这种情况下对齐大小与缓冲区大小相同，因此此方法需要1小于缓冲区大小的两倍。@Chris在这种情况下，您一开始就不会浪费太多内存。实际上你什么也做不到，调用sp时，sp会有一个特定的值，最坏的情况是将

alignment-1

添加到当前值中，基本上浪费了它。您可以计算动态对齐所需的开销，然后在堆栈上动态分配数组，但仅此而已。@Voo您的意思是说“在堆上动态分配数组”吗？如果没有，你能详细说明吗？我基本上希望编译器“计算要浪费多少空间”（或者在布局上要聪明，以尽量减少浪费）。@Christopher不，我是说堆栈。堆栈上的可变长度数组是C99标准的一部分，但不是C++11的一部分。但是大多数编译器也用自己的扩展支持它们，g++当然支持（在这种情况下，VLAs不会比固定大小的数组产生更多的问题）。在某些情况下会为您节省一些内存，但在最坏的情况下，您将不得不浪费

对齐-1

内存，这是无法解决的。@Voo-Oh，我明白您的意思；我想我已经通过模板做了。因此，本质上你建议将缓冲区的大小加倍，并计算对齐。为什么你需要这样一个奇怪的对齐（缓冲区的大小）？典型的对齐需要一些基本类型（int，_m128）、页面（通常为4KB）或页面分配粒度（在Windows上通常为64KB，不知道您的控制器是如何或是否这样做的）。可能是因为它简化了DMA操作的包装逻辑。当您的内存也将被简单的硬件状态机（DMA控制器）访问时，附加的约束也会起作用。您是否考虑过将缓冲区放入其自己的转换单元中，然后使用链接器指令强制该单元的对齐或起始地址？如果你想把它放在堆栈上，我想你需要分配两倍的缓冲区大小。memalign（）将使用对齐所浪费的空间来完成其他内存分配请求。这是在没有MMU的ARM Cortex M4（实际上是a）上。@brianbeuning Re:“链接器指令”我想我必须在.ld文件中选择一个缓冲区大小？如果没有，你能进一步描述吗？我的一个长期目标是生成一个供其他人使用的Arduino库，因此该模板非常有吸引力，因为用户可以在自己的项目中轻松指定大小。