向量的数据如何对齐？

Question

如果我想用 SSE 处理 std::vector 中的数据，我需要 16 字节对齐。我怎样才能做到这一点？我需要编写自己的分配器吗？或者默认分配器是否已经与 16 字节边界对齐？

原文由 fredoverflow 发布，翻译遵循 CC BY-SA 4.0 许可协议

Answer 1

C++ 标准要求分配函数（ malloc() 和 operator new() ）为任何 标准 类型分配适当对齐的内存。由于这些函数不接收对齐要求作为参数，实际上这意味着所有分配的对齐方式是相同的，并且是具有最大对齐要求的标准类型，通常是 long double 和/或 long long （参见 boost max_align union ）。

向量指令，如 SSE 和 AVX，比标准 C++ 分配函数提供的对齐要求更强（16 字节对齐用于 128 位访问，32 字节对齐用于 256 位访问）。 posix_memalign() 或 memalign() 可用于满足具有更强对齐要求的此类分配。

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在 C++17 中， 分配函数 接受 std::align_val_t 类型的附加参数。

您可以像这样使用它：

 #include <immintrin.h>
#include <memory>
#include <new>

int main() {
    std::unique_ptr<__m256i[]> arr{new(std::align_val_t{alignof(__m256i)}) __m256i[32]};
}

此外，在 C++17 中，标准分配器已更新为尊重类型的对齐，因此您可以简单地执行以下操作：

 #include <immintrin.h>
#include <vector>

int main() {
    std::vector<__m256i> arr2(32);
}

或者（在 C++11 中不涉及和支持堆分配）：

 #include <immintrin.h>
#include <array>

int main() {
    std::array<__m256i, 32> arr3;
}

原文由 Maxim Egorushkin 发布，翻译遵循 CC BY-SA 4.0 许可协议

Answer 2

对一个过时（但很重要）问题的当代回答。

正如其他人所说，立即想到编写自己的 Allocator 类 [模板]。从 C++11 到 C++17，实现将主要受限于（按标准）使用 alignas 和放置 new 。 C++17提升了C11的 aligned_alloc 很方便。 Furthermore, C++17’s std::pmr namespace (header <memory_resource> ) introduces the polymorphic_allocator class template and the memory_resource abstract interface for polymorphic allocations,深受 Boost 的启发。除了允许真正通用的动态代码之外，这些已被证明在某些情况下可以提高速度；在这种情况下，您的 SIMD 代码将执行得更好。

原文由 terrygarcia 发布，翻译遵循 CC BY-SA 4.0 许可协议