静态字符数组的对齐保证答案

【问题标题】：Alignment guarantees of static char array静态字符数组的对齐保证
【发布时间】：2012-06-26 19:29:32
【问题描述】：

我想知道char 的静态分配数组的对齐保证。查看其他 SO 问题，我发现了一些有关动态分配的 char 数组。

对于静态分配的char 数组，它们是否对齐以便我可以将新的任何类型放入其中（只要它足够大）？还是这只适用于动态分配的？

char buff[sizeof(T)];
T * pT = (T*) buff;
new(pT) T(); // well defined?
...
pT->~T();

如果没有，我该如何解决这个问题？

【问题讨论】：

我相信 C++11 可以保证这一点，而 C++03 则不能。我会让其他人发布带有标准引用的实际答案。
@K-ballo：我认为 C++11 不能保证这一点。它为此添加了alignas。
@Nawaz：这是我对 3.11/6 [basic.align] 的理解，你怎么看？我弄错了吗？
@K-ballo：我很确定你弄错了。 3.11/6 表示 char 类型具有最弱的对齐方式，而 3.11/5 表示更严格的对齐方式（具有较大的对齐值）满足较弱的对齐方式（具有较小的对齐值），而不是相反。归结为，只要您注意对齐，您就可以将 char 类型用于对齐的内存区域。按照 3.11/6 的注释对 7.6.2（对齐说明符）的引用来查看一种方法。另一种方法是过度分配 char 数组，并在数组内以适当的对齐方式使用偏移指针。

【解决方案1】：

在 C++11 中，正确的做法是：

char alignas(T) buff[sizeof(T)]; //Notice 'alignas' as
T * pT = (T*) buff;
new(pT) T(); // well defined!

注意alignas的使用。

如果T 是模板参数，那么最好使用std::alignment_of 类模板作为：

char alignas(std::alignment_of<T>::value) buff[sizeof(T)];

还要注意alignas 的参数可以是正整数值或类型。所以这两个是等价的：

char alignas(T)          buff[sizeof(T)];
char alignas(alignof(T))  buff[sizeof(T)]; //same as above

第二个使用alignof，它返回一个std::size_t类型的整数值。

【讨论】：

C++，那该是多么美妙的语言啊！ :P
@Nawaz：K-ballo（幽默地）指的是您的“In C++11”开场白。
@DavidHammen：哎呀...我没注意到。
@Nawaz，我不认为 alignas(T) 与 alignas(sizeof(T)) 相同。以结构体为例，对齐是最严格对齐的成员之一，它小于任何具有多个成员的结构体的大小。
@AProgrammer：这是一个错字。我的意思是alignas(alignof(T)) 不是alignas(sizeof(T))

【解决方案2】：

如果要保证静态char数组的对齐，可以使用union技巧。

union
{
    char buff[sizeof(T)];
    uint64_t dummy;
};

这里将保证联合中最大元素的对齐。当然，你应该在一个漂亮的课堂上把这些讨厌的东西包起来。

编辑：更好的答案：

当然，在 C++11 中使用 boost::aligned_storage 或 alignas 会更好。

【讨论】：

【解决方案3】：

没有。静态分配的数组与sizeof(element_type) 字节对齐——对于 char 它是 1 个字节，这基本上保证了不对齐。

【讨论】：