alignof 和 alignas各版本异同

学习内容

本节学习 alignof 与 alignas 在各版本的异同，后续请关注学习C++11/14/17/20/23关键词版本更替，将持续更新~~

alignof

C++11引入的编译期运算符，作用是获取一个类型或对象的最小对齐要求（对齐值），返回值是一个std::size_t类型的常量。

计算机为了提升读写效率，要求某些类型的数据必须存储在特定字节倍数地址上，这个特定字节数就是对齐值

cpp 复制代码

cout << "char: " << alignof(char) << endl;       // 输出 1
cout << "int: " << alignof(int) << endl;         // 输出 4（x86_64）
cout << "double: " << alignof(double) << endl;   // 输出 8（x86_64）
cout << "long long: " << alignof(long long) << endl; // 输出 8

struct TData{
	char c;
	int i ;
	double d; } 
cout << alignof(TData) <<endl; // 输出8，结构体中存在的最大对齐值

cout << alignof(int[5]) << endl;  //输出4，仅输出元素类型的对齐值

alignas

C++11引入关键字，核心是显式指定类型、变量或数据成员的内存对齐要求（强制要求数据存储在指定字节倍数的内存地址上）。可以用它提升（无法降低）默认对齐值，或为自定义类型/变量指定更严格的对齐规则（直接要求某类型按照多少字节对齐）

为自定义类型指定对齐，确保其内存布局满足特定要求

cpp 复制代码

struct alignas(16) TData{
	char c;
	int i;
	double d;
};

cout << "TData对齐值" << alignof(TData) << endl;  //16
cout << " TData大小"<< sizeof(TData) << endl;		 //16

为变量指定对齐，适用于需要特殊内存对齐的场景

cpp 复制代码

alignas(32) int arr[4];
cout << "arr 对齐值 " << alignof(arr) << endl;  // 32

alignas(double) char buf[10];
cout << " buf 对齐值 " << alignof(buf) << endl;  // 8

为结构体成员指定对齐（C++11起支持 )

cpp 复制代码

struct TData{
	char c;
	alignas(8) int i;  //i现在是8字节对齐
	double d;

cout << "TData 对齐值 " << alignof(TData) << endl;  // 8
cout << "TData 对齐值 " << alignof(TData) << endl;	//必须是最大对齐数的整数倍  24字节

注意：
- 不能降低默认对齐，alignas只能指定大于等于类型默认对齐值的数，否则编译器会忽略该设置或报错
  
  alignas(2) int a; //error int默认是4
- 多alignas取最大值，如果为同一对象类型指定多个alignas，编译器会取最大的那个
cpp 复制代码
```
struct alignas(8) alignas(16) TData {};  //选用16
```
- 参数类型限制，只能是整数常量表达式或类型名
- 对齐值必须是2的幂
- 结构体最终大小必须是对齐值的整数倍

C++17 微小优化，无语法变化

允许在static_arrert里自由地使用alignof

cpp 复制代码

static_assert ( alignof(TData) == 8 , "对齐必须是8");
static_assert( alignof(int) == 4 , " int 必须是4 );

修复编译器在类模板、别名模板中的对齐推导

C++20 重要增强

alignof变成constexpr表达式，alignof(T)是编译期常量，可以用在任何constexpr环境里
cpp 复制代码
```
constexpr std::size_t s = alignof(int);
```
alignas可用于lambda捕获对象，允许给lambda内部变量指定对齐
constexpr上下文中支持对齐检查
cpp 复制代码
```
constexpr bool check() { return alignof(int) == 4 ; }
```

C++23 小修复

允许在opaque/不完整类型上更安全地使用alignof
统一了不同编译器对空类的对齐规则

opaque指的是不透明类型、不完整类型

不完整类型：

只声明不定义

struct TData; //不完整类型

class MyClass; //不完整类型

void fun(); //函数不是类型

在C++11~C++17之间不能对不完整类型使用alignof