在不同平台/编译器上，我该在哪里找到关于C++内存对齐的文档？

Question

我正在寻找一份关于C++中内存对齐、典型方法、编译器之间的区别和常见陷阱的好（全面的）文档。这样可以检查我的对该主题的理解是否正确，并学习新知识。

这个问题是受到我回答另一个问题时使用以下结构的启发：

char const buf[1000] = ...;
unsigned int i = *reinterpret_cast<unsigned int*>(buf + shift); // shift can be anything

这种方法因不符合内存对齐规则而受到批评。您能否作为额外的奖励解释一下，从内存对齐的角度来看，这种方法存在什么缺陷？非常感谢您提供一个举例说明该方法不能正常工作。我知道这种方法通常是不好的，但在网络协议实现中经常使用它，所以这更多是一个实践问题，而不是理论问题。

此外，请不要在此处提到严格别名，这是另一个问题。

- Andriy Tylychko

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移位操作是否不是您系统字长的倍数？如果您试图在一个字（比如32位字）的中间获取指针，这可能会受到批评，因为这很奇怪。 - Doug T.

即使 shift 是 4 的倍数，也不能保证 buf 的起始地址是 4 的倍数。 - nos

“shift” 可以是任何东西，更新了问题。 - Andriy Tylychko

我想在这里指出，许多编译器都有非标准扩展的对齐指令，可以用于将结构体的对齐方式设置为1。将int放入一个1对齐的结构中，您确实可以安全地在任何偏移量处进行解引用。产生的开销取决于您的CPU架构；在x86上，它不应该过于痛苦。 - bdonlan

Answer 1

非堆分配的char数组对其没有特定要求。因此，你的一千个字符的缓冲区可能在奇数偏移量上。尝试从该偏移量（显然重新解释为int指针）读取int将导致性能不佳，甚至在某些硬件上会出现总线错误，如果编译器没有将其拆分为单独的读取+位掩码操作。

堆分配的char数组保证适合存储任何对象类型，因此这始终是一个选择。

对于非堆基础存储，请使用boost::aligned_storage，它确保空间适合于一般用途。

- Mark B

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+1：很遗憾我不能接受两个答案，所以我应该接受另一个回答了主要问题的答案。 - Andriy Tylychko

Answer 2

您可以在维基百科上找到有关数据结构对齐的概述。 IBM网站上更深入的了解：数据对齐：挺直身子，向前飞

- user707582

Answer 3

假设地址必须像PS3一样对齐为16字节。 然后想象一下移位== 1的情况。 这肯定是一个非16字节对齐的指针，在这台机器上无法工作。

- Roel Van Nyen