c++ - 是否有符合标准的方法来确定非静态成员的对齐方式？

Question

假设我有一些结构S和一个非静态成员member，如下例所示：

struct S { alignas(alignof(void *)) char member[sizeof(void *)]; };

你如何得到对齐member？

运算符alignof只能应用于完整类型，而不是表达式 [ in 7.6.2.5.1 ]，尽管 GCC 允许它，所以alignof(S::member)Clang 支持它。

没有此限制的“语言律师”标准方法是什么？

此外，sizeof允许表达式参数，是否有不对称的原因？

实际关心的是能够获取模板结构成员的对齐方式，您可以decltype获取它们的类型，sizeof获取它们的大小，但是您还需要对齐方式。

标签： c++language-lawyertypetraits

Answer 1

类型或变量的对齐是对变量可以驻留的内存地址的描述——地址必须是对齐^*的倍数。但是，对于数据成员，数据成员的地址可以是任何K * alignof(S) + offsetof(S, member). 让我们将数据成员的对齐方式定义为最大可能整数E，&some_s.member它始终是 的倍数E。

给定一个S带有成员的类型member，让A = alignof(S), O = offsetof(S, member)。
的有效地址S{}.member是V = K * A + O某个整数K。
V = K * A + O = gcd(A, O) * (K * A / gcd(A, O) + O / gcd(A, O)).
对于 的情况K = 1，不存在其他因素。
因此，gcd(A, O)是对 unknown 有效的最佳因子K。

换句话说，"alignof(S.member)" == gcd(alignof(S), offsetof(S, member)).

请注意，这种对齐方式始终是 2 的幂，alignof(S)也始终是 2 的幂。

^{*：在我对标准的简短尝试中，我找不到这个保证，这意味着变量的地址可能是K * alignment + some_integer. 但是，这并不影响最终结果。}

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我们可以定义一个宏来计算数据成员的对齐方式：

#include <cstddef> // for offsetof(...)
#include <numeric> // for std::gcd

// Must be a macro, as `offsetof` is a macro because the member name must be known
// at preprocessing time.
#define ALIGNOF_MEMBER(cls, member) (::std::gcd(alignof(cls), offsetof(cls, member)))

这仅保证对标准布局类型有效，因为offsetof仅保证对标准布局类型有效。如果类不是标准布局，则有条件地支持此操作。

例子：

#include <cstddef>
#include <numeric>

struct S1 { char foo; alignas(alignof(void *)) char member[sizeof(void *)]; };
struct S2 { char foo; char member[sizeof(void *)]; };

#define ALIGNOF_MEMBER(cls, member) (::std::gcd(alignof(cls), offsetof(cls, member)))

int f1() { return ALIGNOF_MEMBER(S1, member); } // returns alignof(void *) == 8
int f2() { return ALIGNOF_MEMBER(S1, foo); }    // returns 8*
int f3() { return ALIGNOF_MEMBER(S2, member); } // returns 1

// *: alignof(S1) == 8, so the `foo` member must always be at an alignment of 8

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