类的 C++ 对齐 - 对未对齐地址的成员调用答案

【问题标题】：C++ alignment of class - member call on misaligned address类的 C++ 对齐 - 对未对齐地址的成员调用
【发布时间】：2019-04-28 07:58:10
【问题描述】：

我正在使用 UBSAN 并收到以下错误。请注意，我正在使用带有 -fsanitize=undefined 的 clang 6.0.1 进行编译。我已经阅读了一些关于 SO 的背景问题，但仍然无法解决我的特定问题。以下是供参考的背景问题：

What is the recommended way to align memory in C++11
Misaligned address using virtual inheritance

运行时错误：对于类型“const A *”的未对齐地址 0x000001f67230 的成员调用，需要 64 字节对齐 0x000001f67230：注意：指针指向这里 00 00 00 00 c0 72 f6 01 00 00 00 00 08 00 00 00 00 02 00 00 40 02 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00

以下是关于 C 类的一些注意事项：

C 类型的对象是使用new (C* o = new C();) 创建的
类型 C 具有类型 A 的成员，该成员具有 64 字节对齐。我使用 alignof 验证了这一点。
C 是使用class alignas(64) C 声明的——但这并不能解决我的问题

我目前的假设是我需要使用 C++11 等效的 C++17 std::aligned_alloc 来使用对齐存储创建对象。但是，我不确定如何最好地做到这一点，或者它是否真的能解决我的问题。如果可能的话，我宁愿在 C 类的定义中解决一次问题，而不是每次创建 C 时。解决此问题以消除 UBSAN 错误的推荐方法是什么？

【问题讨论】：

听起来你在正确的轨道上，扩展对齐通常是实现定义的，可能需要一些手握。甚至 C++17 的扩展对齐支持最终都是由实现定义的，您的实现可能会或可能不会为 64 调用 aligned_alloc。（C++17 中的新功能是您的实现可能现在调用 @ 987654328@.)

标签： c++ alignment

【解决方案1】：

如果您的类已经有一个需要 64 字节对齐的成员，那么该类也将不必要地使用 64 字节对齐。所以添加一个明确的alignas(64) 并不会真正改变任何事情。

这里的基本问题是分配函数（在 C++11 中）are only required 返回与fundamental alignment 对齐的内存。 C++11 让它实现定义了新的[expr.new]/1 是否支持过度对齐的类型。 C++17 introduced 新扩展对齐和用于处理该问题的附加分配函数（但是，是否支持以及哪些新扩展对齐仍然是实现定义的）。

如果您可以切换到支持 C++17 的编译器，那么您的代码很可能会正常工作。否则，您可能不得不使用一些特定于实现的函数来分配对齐的内存，或者只是推出您自己的解决方案，例如，基于std::align 和placement new（这也适用于C++11）......

【讨论】：

谢谢。几个问题：1）我使用的是clang 6，所以我可以指定一个不同的标准-std=c++17。你是说不改变代码就可以工作吗？
2) 我通常使用 posix_memalign 在 c++11 中创建对齐的动态分配内存。加上placement-new，会是推荐的c++11方法来解决这个问题吗？
@Kulluk007 我没有测试过，所以我不确定；但值得一试。如果它不起作用，如果非便携式解决方案足以满足您的需求，您可以使用posix_memalign。您可以重载此特定类型的 operator new/delete 函数以在后台使用posix_memalign，以便一切正常工作，并且您不必每次通过实例化这样的对象时手动编排正确的分配新的。这也应该允许unique_ptr 等像往常一样工作......
谢谢。通过切换到 C++14 并使用 posix_memalign 和 placement-new，我能够消除 UBSAN 错误。由于我目前依赖的一些 macOS 库，我还无法升级到 C++17。但是，我现在从 ASAN 收到关于 malloc 和 delete 之间不匹配的可能无害的警告，因为我正在 malloc'ing 缓冲区，然后使用placement new，但在创建的对象上调用 delete。我没有在缓冲区上调用 free 因为 delete 也应该删除 malloced 缓冲区（对吗？）。我的理解是否正确，ASAN alloc-dealloc-mismatch 是无害的？
@Kulluk007 不，你的理解不正确。您不能使用delete 来释放使用malloc() 分配的内存。你必须使用free()。