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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
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)
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为自定义类型指定对齐,确保其内存布局满足特定要求
cppstruct 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
cppalignas(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 )
cppstruct 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 :
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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
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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
cppstruct 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
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对齐值必须是2的幂
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结构体最终大小必须是对齐值的整数倍
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C++17 微小优化,无语法变化
- 允许在static_arrert里自由地使用alignof
cpp
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
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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
cppconstexpr 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
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constexpr上下文中支持对齐检查
cppconstexpr 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