如何正确打包此数据结构

Question

我正在尝试为 std::vector 创建一个自定义替换，我知道在绝大多数情况下，大小将

我在带有 c++17 的 Linux 和 Windows（gcc 和 msvc）上使用 64 位编译器。 int 已知是 32 位的。如果我们需要支持不同的东西，我会重新审视代码。

我基本上喜欢这种内存结构：

class SmallIntVector
{
    int m_size;
    union
    {
        int m_data[3]; // Used when m_size <=3
        int* m_dataDynamic; // Used when m_size >=4
    };
};

但是，由于对齐，它的大小为 24。我可以这样做：

class SmallIntVector
{
    int m_size;
    int m_data0; // first data member for m_size <= 3.  Return &m_data0 and treat it as data[3].
    union
    {
        int m_data12[2]; // next two data members.
        int* m_dataDynamic; // Used with m_size>=4
    };
};

但是，由于内存混叠，我很确定这是 UB。我也可以这样做：

struct ForStatic
{
    int m_size;
    int m_data[3];
};

struct ForDynamic
{
    int m_unused; // Don't use this to avoid punning.
    int *m_dataDynamic; // Pointer, must be at an 8 byte offset
};
class SmallIntVector
{
    union
    {
        ForStatic m_stat; // When m_stat.m_size is <=3, use m_stat.m_data.
        ForDynamic m_dyn; // When m_stat.m_size is >=4, use m_dyn.m_data.
    };
};

大小为 16，但我认为这是对联合的非法双关语：我将使用 ForStatic 中的 m_size，同时使用 ForDynamic 中的 m_dataDynamic。

我可以通过使用 std::memcpy 读取动态指针来轻松避免 UB，但这些都不是正确的。有什么方法可以得到我正在寻找的对齐方式并避免 UB？

我已经省略了所有的成员函数——我认为一旦结构正确，它们就很明显了。

Answer 1

我建议如下：

struct ForStatic
{
    int m_size;               //this must be first - overlapped in union
    int m_data[3];
};

struct ForDynamic
{
    int m_size;                //this must be first - overlapped in union
    int *m_dataDynamic;
};

class SmallIntVector
{
    union
    {
        max_align_t dummy;   // ensures alignment
        int m_size;
        ForStatic m_stat; // When m_size is <=3, use m_stat.m_data.
        ForDynamic m_dyn; // When m_size is >=4, use m_dyn.m_data.
    };
};