緩存線對齊（需要澄清文章）

Question

我最近在應用程序中遇到了我認為是錯誤共享的問題，我查閱了Sutter關於如何將數據與緩存行對齊的文章 。 他建議使用以下C ++代碼：

// C++ (using C++0x alignment syntax)
template<typename T>
struct cache_line_storage {
   [[ align(CACHE_LINE_SIZE) ]] T data;
   char pad[ CACHE_LINE_SIZE > sizeof(T)
        ? CACHE_LINE_SIZE - sizeof(T)
        : 1 ];
};

當CACHE_LINE_SIZE > sizeof(T)為true時，我可以看到這將如何工作 - struct cache_line_storage最終會占用一個完整的內存緩存行。 但是，當sizeof(T)大於單個緩存行時，我認為我們應該通過CACHE_LINE_SIZE - T % CACHE_LINE_SIZE字節填充數據，以便生成的結構的大小是緩存行的整數倍尺寸。 我的理解有什么問題？ 為什么填充1個字節就足夠了？

Answer 1

您不能擁有大小為0的數組，因此需要1才能進行編譯。 但是，該規范的當前草案版本說這種填充是不必要的; 編譯器必須填充結構的對齊方式。

另請注意，如果CACHE_LINE_SIZE小於alignof(T) ，則此代碼CACHE_LINE_SIZE alignof(T) 。 要解決此問題，您應該使用[[align(CACHE_LINE_SIZE), align(T)]] ，這將確保永遠不會選擇較小的對齊方式。

Answer 2

想像

#define CACHE_LINE_SIZE 32
sizeof(T) == 48

現在，考慮[[ align(CACHE_LINE_SIZE) ]]工作原理。 例如：

[[ align(32) ]] Foo foo;

對於某些n這將強制sizeof(Foo) == 32n 。 即如果必要的話，align（）會為你填充，以便像Foo foo[10];這樣的東西Foo foo[10]; 使每個foo[i]按要求對齊。

因此，在我們的例子中， sizeof(T) == 48 ，這意味着sizeof(cache_line_storage<T>) == 64 。

因此，對齊為您提供了您希望的填充。

但是，這是模板中的一個“錯誤”。 考慮這種情況：

#define CACHE_LINE_SIZE 32
sizeof(T) == 32

在這里，我們最終得到了char pad[1]; 。 這意味着sizeof(cache_line_storage<T>) == 64 。 可能不是你想要的！

我認為模板需要稍微修改一下：

template <typename T, int padding>
struct pad_or_not
{
   T data;
   char pad[padding];
};

// specialize the 0 case
// As it is late, I am SURE I've got the specialization syntax wrong...
template <typename T, int>
struct pad_or_not<0>
{
   T data;
};

template<typename T>
struct cache_line_storage {
   [[ align(CACHE_LINE_SIZE) ]] pad_or_not<T, (sizeof(T) > CACHE_LINE_SIZE ? 0 : CACHE_LINE_SIZE - sizeof(T) ) > data;
};

或類似的東西。

Answer 3

“你不能擁有大小為0的數組，因此需要1才能使其編譯” - GNU C允許將數組標注為零。 另見http://gcc.gnu.org/onlinedocs/gcc-4.1.2/gcc/Zero-Length.html