使用std::aligned_storage对齐静态数组

Question

我正在尝试使用std::aligned_storage模式实现简单静态数组的16字节对齐：

#include <type_traits>
int main()
{
    const size_t SIZE = 8;
    using float_16 = std::aligned_storage<sizeof(float) * SIZE, 16>::type;
    float_16 mas;
    new(&mas) float[SIZE];//Placement new. Is this necessary? 

    mas[0]=1.f;//Compile error while attempting to set elements of aligned array
}

我遇到了以下编译错误：

在“mas[0]”中没有匹配的“operator[]”

然后我尝试使用显式指针转换：

float* mas_ = reinterpret_cast<float*>(mas); 

但是这也导致了编译错误：

从类型“float_16 {aka std::aligned_storage<32u, 16u>::type}”到类型“float*”的转换无效

有人能建议我如何正确地使用std::aligned_storage来对齐静态数组吗？

- gorill

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为什么不使用new返回的指针？ - avakar

@avakar：new返回的指针没有扩展对齐方式。 - R. Martinho Fernandes

@R.MartinhoFernandes：我认为avakar谈论的是放置new（它是对齐的）。 （请参阅我的回答） - Jarod42

@R.MartinhoFernandes，Jarod42是正确的，我自然而然地在谈论原始问题中的放置new。 - avakar

Answer 1

你可以使用以下方法：

float* floats = new (&mas) float[SIZE];

然后你可以使用：

floats[0] = 1.f;

完全没有reinterpret_cast :)

- Jarod42

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我会担心使用放置 new 进行数组分配，因为分配可能需要额外的空间来跟踪分配大小，这是实现定义的。 - Fabio A.

@FabioA.：确实，为了完全安全，我们必须循环使用SIZE个placement new :( 或者使用std::array<float, SIZE>或类似的方法。 - Jarod42

Answer 2

mas不是指针。 reinterpret_cast 必须仅涉及指针、引用或整数类型，并且仅限于某些组合：指向和从整数类型的指针、指向指针的指针、引用到引用、或者整数类型到它自身。在这种情况下，您正在尝试将std :: aligned_storage<32u，16u> :: type 转换为指针。您可以从中获得的最好结果是一个指针的引用转换，但是这是不允许的†。

尝试将其地址转换为另一种指针类型：reinterpret_cast<float*>(& mas);。

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† 有趣的是：如果 std :: aligned_storage<32u，16u> :: type 是指针类型，则会得到最差的结果。这是可疑的，因为32字节指针并不常见，但是在非常恶劣的标准库中（如Hell ++），可能会发生这种情况，例如，对于 std :: aligned_storage<8u，8u> :: type 。那么，在Hell ++中，它将编译通过，然后您将把指针类型转换为另一种指针类型，然后对其进行所有污点操作，如取消引用它。这将是灾难性的，因为如果 std :: aligned_storage<32u，16u> :: type 是指针类型，则对象将没有存储的地址，而是将成为存储。

- R. Martinho Fernandes

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它可以工作，但我能确定mas_确实是16字节对齐的吗？ - gorill

@gorill 如果不是这样，请为您的标准库实现提交错误报告。(您可以通过将指针重新解释为整数并检查它是否可被16整除来进行测试) - R. Martinho Fernandes

reinterpret_cast<float*&>(mas) 将会把 mas 的位模式解释为一个指针 - 这不是预期的结果。请使用 reinterpret_cast<float*>(&mas) 代替。 - Sebastian Redl

@SebastianRedl 哦，对了！他想要一个数组，不是指针。糟糕。谢谢。（现在我感到有点傻，在这里发布那个注释并引起同样的事情） - R. Martinho Fernandes

哦，请原谅我的直言。在你开始涉足“reinterpret_cast”和“aligned_storage”的领域之前，你需要先学习一些基本的C++知识。 - R. Martinho Fernandes

Answer 3

只要去做

alignas(16) float mas[SIZE];

"std::aligned_storage 是一个来自于 boost 的 C++03 遗物。"

- user1095108

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@gorill 是的，4.7版本不支持。尝试将编译器升级到4.8。 - user1095108

aligned_storage 不是 C++03 的遗物。它用于对齐原始存储，而 alignas 用于对齐对象。这些有不同的目的。虽然在这个特定的情况下它并没有太大的区别，但 aligned_storage 提供了非冗余的功能。 - R. Martinho Fernandes

@R.MartinhoFernandes 这些都可以用 typedef 或者 using 来替代。 - user1095108