在c++代码怎么实现数据对齐

在 C++ 中实现数据对齐可以通过以下几种方法：

1. 使用 alignas 关键字

C++11 引入了 alignas 关键字，可以用来控制变量的对齐方式。

#include <iostream>
#include <emmintrin.h> // SSE2

alignas(16) float a[4] = {1.0f, 2.0f, 3.0f, 4.0f};
alignas(16) float b[4] = {5.0f, 6.0f, 7.0f, 8.0f};
alignas(16) float result[4];

void vector_add() {
    __m128 vec_a = _mm_load_ps(a);
    __m128 vec_b = _mm_load_ps(b);
    __m128 vec_result = _mm_add_ps(vec_a, vec_b);
    _mm_store_ps(result, vec_result);
}

int main() {
    vector_add();
    for (float value : result) {
        std::cout << value << " ";
    }
    return 0;
}

2. 使用 std::aligned_alloc

C++17 引入了 std::aligned_alloc，可以用于动态分配对齐的内存。

#include <iostream>
#include <cstdlib> // std::aligned_alloc
#include <emmintrin.h> // SSE2

int main() {
    size_t size = 4 * sizeof(float);
    float* a = static_cast<float*>(std::aligned_alloc(16, size));
    float* b = static_cast<float*>(std::aligned_alloc(16, size));
    float* result = static_cast<float*>(std::aligned_alloc(16, size));

    // 初始化数组
    for (int i = 0; i < 4; ++i) {
        a[i] = static_cast<float>(i + 1);
        b[i] = static_cast<float>(i + 5);
    }

    __m128 vec_a = _mm_load_ps(a);
    __m128 vec_b = _mm_load_ps(b);
    __m128 vec_result = _mm_add_ps(vec_a, vec_b);
    _mm_store_ps(result, vec_result);

    // 输出结果
    for (float value : result) {
        std::cout << value << " ";
    }

    // 释放对齐内存
    std::free(a);
    std::free(b);
    std::free(result);
    
    return 0;
}

3. 使用 C++ 的 std::vector 并指定对齐

如果使用 std::vector，可以通过自定义分配器来实现对齐。

#include <iostream>
#include <vector>
#include <emmintrin.h> // SSE2

template <typename T>
struct aligned_allocator {
    using value_type = T;
    aligned_allocator() = default;

    template <typename U>
    aligned_allocator(const aligned_allocator<U>&) {}

    T* allocate(std::size_t n) {
        void* ptr = nullptr;
        if (posix_memalign(&ptr, 16, n * sizeof(T)) != 0) {
            throw std::bad_alloc();
        }
        return static_cast<T*>(ptr);
    }

    void deallocate(T* p, std::size_t) {
        std::free(p);
    }
};

int main() {
    std::vector<float, aligned_allocator<float>> a(4);
    std::vector<float, aligned_allocator<float>> b(4);
    std::vector<float, aligned_allocator<float>> result(4);

    // 初始化数组
    for (int i = 0; i < 4; ++i) {
        a[i] = static_cast<float>(i + 1);
        b[i] = static_cast<float>(i + 5);
    }

    __m128 vec_a = _mm_load_ps(a.data());
    __m128 vec_b = _mm_load_ps(b.data());
    __m128 vec_result = _mm_add_ps(vec_a, vec_b);
    _mm_store_ps(result.data(), vec_result);

    // 输出结果
    for (float value : result) {
        std::cout << value << " ";
    }

    return 0;
}

总结

以上方法都可以在 C++ 中实现数据对齐，以确保使用 SSE 指令时不会出现未对齐访问的问题。根据具体需求选择合适的方法。