c++11~c++20 -06-字节对齐alignof、alignas

前言

C++11中新增加了alignof和alignas两个关键字,其中alignof运算符可以用于获取类型的对齐字节长度，alignas说明符可以用来改变类型的默认对齐字节长度。

接下来先看看下面这段代码：

#include
using namespace std;

struct A
{
	char   a1;
	int    a2;
	double a3;
};

struct B
{
	short  b1;
	bool   b2;
	double a3;
};


int main()
{

	cout << "sizeof(A) = " << sizeof(A) << endl;
	cout << "sizeof(B) = " << sizeof(B) << endl;
		
	system("pause");
	return 0;
}
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结果：

奇怪的事情是A的成员变量的大小应该为 1+4+8 = 13，B的成员变量大小应该为：2+1+8 = 11.但是他们本身的数据长度却为16.有经验的程序员因该一眼就能看出其中的原因，实际上一个类型的属性除了其数据长度，还有一个重要的属性–数据对齐的字节长度。下面给出A的内存布局示意图

那这里肯定有人会有疑问：为什么要内存对齐呢？其实原因很简单，就是硬件需要。一个好的对齐字节长度可以让CPU运行起来更加轻松快速，反过来说，不好的对齐字节长度会让CPU运行速度减慢。通常来说所谓好的对齐长度和CPU访问数据总线的宽度有关系，比如CPU访问32位宽度的数据总线，就会期待数据按照32位对齐，也就是4字节,这样CPU读取4字节的数据只需要访问一次.

使用alignof运算符

添加如下的代码：

struct C
{
	short  b1;
	bool   b2;
};

int main()
{

	cout << alignof(int) << endl;
	cout << alignof(double) << endl;

	cout << alignof(A) << endl;
	cout << alignof(B) << endl;
	cout << alignof(C) << endl;
		
	system("pause");
	return 0;
}
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结果：

C++11之前内存对齐方式

#pragma pack(2)   /*指定按2字节对齐  ~start*/    
struct A
{
	char   a1;
	int    a2;
	double a3;
};

#pragma  pack() //*取消指定对齐，恢复缺省对齐 ~ end */

int main()
{

	cout << alignof(A) << endl;
	cout <<"sizeof(A) = "<< sizeof(A) << endl;
	system("pause");
	return 0;
}
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结果：

不字节对齐的话 就设置#pragma pack(1)

#pragma pack(1)   /*指定按2字节对齐  ~start*/    
struct A
{
	char   a1;
	int    a2;
	double a3;
};

#pragma  pack() //*取消指定对齐，恢复缺省对齐 ~ end */
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结果：

使用alignas

alignas一般在类型定义时，放在名称前，可以接受常量表达式和类型作为参数，可以修饰变量、类的数据成员等，不能修饰位域和用register申明的变量。一般往大对齐。

直接看一段代码（结合上一段代码）：

struct alignas(4) A
{
	char   a1;	
};


struct alignas(32) B
{
	short  b1;
	bool   b2;
	double a3;
};


struct alignas(8) C
{
	short  b1;
	bool   b2;
};

int main()
{

	cout <<"alignof(A) = "<< alignof(A) << endl;
	cout <<"sizeof(A) = "<< sizeof(A) << endl;

	cout << "alignof(B) = " << alignof(B) << endl;
	cout << "sizeof(B) = " << sizeof(B) << endl;

	cout << "alignof(C) = " << alignof(C) << endl;
	cout << "sizeof(C) = " << sizeof(C) << endl;
	system("pause");
	return 0;
}
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结果：