对齐会影响sizeof的值吗?

Does alignas affect the value of sizeof?

本文关键字：sizeof 影响 对齐      更新时间：2023-10-16
#include <iostream>
using namespace std;
int main()
{
    alignas(double) unsigned char c[1024];   // array of characters, suitably aligned for doubles
    alignas(16) char d[100];            // align on 16 byte boundary
    cout<<sizeof(c)<<endl;
    cout<<sizeof(d)<<endl;
    constexpr int n = alignof(int);     // ints are aligned on n byte boundarie
    cout<<n<<endl;
}

这是代码，对于alignas(double) unsigned char c[1024];，这意味着c应该与double对齐，double是8字节。所以我认为sizeof(c)应该是1024*8字节，但控制台输出是1024。

所以我很困惑。谁能告诉我原因?

alignas关键字可用于指示对齐要求。例如，alignas(double)强制变量具有与double相同的对齐要求。在我的平台上，这将意味着变量在8字节边界上对齐。

在您的示例中，整个数组将获得对齐要求，因此它将以8字节的边界对齐，但这不会影响其大小。

然而，alignas有可能在保持对齐要求时改变复合数据类型的大小，需要额外的填充。下面是一个例子:

#include <iostream>
#include <cstddef>
struct Test
{
    char a;
    alignas(double) char b;
};
int main(int argc, char* argv[])
{
    Test test;
    std::cout << "Size of Struct: " << sizeof(Test) << std::endl;
    std::cout << "Size of 'a': " << sizeof(test.a) << std::endl;
    std::cout << "Size of 'b': " << sizeof(test.b) << std::endl;
    std::cout << "Offset of 'a': " << (int)offsetof(struct Test, a) << std::endl;
    std::cout << "Offset of 'b': " << (int)offsetof(struct Test, b) << std::endl;
    return 0;
}
输出:

Size of Struct: 16
Size of 'a': 1
Size of 'b': 1
Offset of 'a': 0
Offset of 'b': 8

这个结构体的大小在我的平台上是16字节，即使两个成员的大小都只有1字节。所以b没有因为对齐要求而变得更大，但是在a之后有额外的填充。您可以通过查看单个成员的大小和偏移量来了解这一点。a的大小只有1字节，但b，由于我们的对齐要求，在8字节偏移后开始。

结构体的大小必须是其对齐方式的倍数，否则数组不起作用。因此，如果您设置的对齐要求大于开始的整个结构体(例如，一个结构体只包含一个short，并且您对该数据成员应用alignas(double))，则必须在其后面添加填充。

实际上c++标准文档我发现我找不到任何关于alignas()对对象大小的影响(http://www.open-std.org/jtc1/sc22/wg21/docs/papers/2017/n4713.pdf)，但根据我的实验(在g++ 8.3, Amd64至少)它似乎确实影响它。

struct UnalignedStruct {
    int a;
    int b;
    char c;
};
struct alignas(512) AlignedStruct {
    int a;
    int b;
    char c;
};
int main() {
    std::cout << sizeof(UnalignedStruct) << std::endl;
    std::cout << sizeof(AlignedStruct) << std::endl;
}

输出为

12
512

看起来，它对sizeof()的值有影响。

对齐要求影响它所指定的整个对象，在本例中，是char类型的数组[1024]。因此，整个数组被对齐为8字节，就像它在内存中作为一个整体移动了几个字节一样，但它的大小仍然是1024字节。

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