基于对齐要求的优化

Question

根据[basic.align]

对象类型有对齐要求（[basic.fundamental]， [basic.compound]) 对地址进行限制 可以分配该类型的对象。

我希望 C++ 编译器可以假定任何指向 T 的指针都指向正确对齐的 T。

例如(如果 alignof(int) == 4)

int* p = /* ... */
auto val = p[0];
if ((reinterpret_cast<std::uintptr_t>(p) & 3) != 0) {
   // assumed to be unreachable
}

但是，在编译器资源管理器中测试 GCC 和 clang，我没有看到他们中的任何一个做出这个假设。 即使我取消引用指针（如果它没有正确对齐肯定会导致 UB）这个指针值假设是不成立的。

我认识到指针到整数值的映射是实现定义的，并且编译器可能有一个不同于这段代码假设的映射（尽管我不这么认为）。

我还认识到，做出这种假设可能会破坏生产中的大量代码，并解释为什么这些编译器目前没有这样做。

我的问题是：根据标准，编译器可以做出有效的假设吗？

如果不是，请引用标准！

编辑：澄清指针被取消引用。

EDIT2：说 alignof()（而不是 sizeof()）

Answer 1

是的，编译器可能假定指针正确对齐。

让我们暂时假设有一个函数is_aligned，它测试指针指向的地址是否与其类型正确对齐。

int* p = /* ... */
auto val = p[0];
if (is_aligned(p)) {
   // assumed to be unreachable
}

然后会是真的。我们从[basic.life] 推断出这一点

T 类型对象的生命周期开始于：

• 已获得具有适合 T 类型的正确对齐和大小的存储 [...]

因此不存在不正确对齐的对象。 It then follows 该指针要么是空指针，要么是无效指针，要么是指向另一个类型的对象。

通过空指针访问是非法的，access through invalid pointers 也是非法的，access to an object of another type^† 也是非法的，这使得通过未对齐的指针 UB 进行访问。

_{† unsigned char、char 和 std::byte 除外}