使用placement new操作符时我真的需要担心对齐吗？

Question

我读到了这个When should I worry about alignment?，但我仍然不知道我是否需要担心放置 new 运算符返回的指针不对齐 - 就像在这个例子中一样：

class A {
public:
   long double a;
   long long b;
   A() : a(1.3), b(1234) {}
};

char buffer[64];

int main() {
   // (buffer + 1) used intentionally to have wrong alignment
   A* a = new (buffer + 1) A(); 
   a->~A();
}

__alignof(A) == 4、(buffer + 1) 未与 4 对齐。但一切正常 - 完整示例在这里：http://ideone.com/jBrk8

如果这取决于架构，那么我使用的是：linux/powerpc/g++ 4.x.x。

[更新] 在发布这个问题后，我阅读了这篇文章：http://virtrev.blogspot.de/2010/09/memory-alignment-theory-and-c-examples.html。 也许在我的情况下唯一的缺点是性能损失，我的意思是未对齐的访问成本高于对齐？

Answer 1

仅仅因为一切看起来都有效并不意味着它实际上可以。

C++ 是一个定义需要 工作的规范。编译器还可以使不需要的东西工作。这就是“未定义行为”的含义：任何事情都可能发生，因此您的代码不再可移植。

C++ 并不要求这个工作。所以，如果你把你的代码带到一个编译器上，但编译器还是不行，你就不能再责怪C++了。滥用语言是你的错。

Answer 2

是的，这完全取决于架构，可能还取决于编译器优化标志。 在您执行 A b = a; 或其他一些随机访问，这些访问被编译为某些 movdqa 操作并且您的程序崩溃之前，一切都会正常工作。

Answer 3

有些处理器肯定会因此而崩溃（例如 sparc），有些则根本不关心，有些处理器会很慢。 C++ 假设您知道自己在做什么（或不知道），就像 reinterpret_cast 等一样。

Answer 4

一个快速的 google 告诉我 powerpc 上的 gcc 有一个选项来告诉编译器是否由系统处理未对齐的访问。

我认为在任何一种情况下，该平台上的未对齐访问都会非常缓慢，应尽可能避免。

Answer 5

当你在缓冲区上调用placement new时：

A *a = new (buf) A;

您正在调用内置的void* operator new (std::size_t size, void* ptr) noexcept，定义如下：

c++11

18.6.1.3 展示位置表格 [new.delete.placement]

这些函数是保留的，C++ 程序不能定义替换版本的函数 标准 C++ 库 (17.6.4)。 (3.7.4) 的规定不适用于这些保留的放置形式 运算符 new 和运算符 delete。

void* operator new(std::size_t size, void* ptr) noexcept;
返回：ptr.
备注：故意不执行其他动作。

(3.7.4) 的规定 包括返回的指针应该适当对齐，因此如果传入一个指针，void* operator new (std::size_t size, void* ptr) noexcept 可以返回一个未对齐的指针。这并不不过，让你摆脱困境：

5.3.4 新 [expr.new]

[14] 注意：分配函数返回非null值时，必须是指向存储块的指针 为对象预留的空间。假定存储块已适当对齐 和要求的大小。

因此，如果您将未对齐的存储传递给放置新表达式，则您违反了存储已对齐的假设，结果是 UB。

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确实，在您上面的程序中，如果您将long long b 替换为__m128 b（在#include <xmmintrin.h> 之后），那么程序将会出现段错误，正如预期的那样。