如何进行C++对齐的数组分配？

Question

我想修改一个数组分配：

 float * a = new float[n] ;

使用对齐的分配器。我倾向于尝试使用placement new 和posix_memalign（或新的c++11 等价物），但看到placement new with arrays 在数组分配方面存在问题，因为编译器可能需要为计数或其他元数据提供额外的存储空间。

我试过：

int main()
{
   float * a = new alignas(16) float[3] ;

   a[2] = 0.0 ;

   return a[2] ;
}

但编译器似乎表明 alignas 被忽略：

$ g++ -std=c++11 t.cc -Werror
t.cc: In function ‘int main()’:
t.cc:4:39: error: attribute ignored [-Werror=attributes]
    float * a = new alignas(16) float[3] ;
                                       ^
t.cc:4:39: note: an attribute that appertains to a type-specifier is ignored

看起来使用 alignas 的正确方法是 结构声明中声明一个结构，但这仅适用于固定大小。

还有一个aligned_storage 模板，但我认为它也只适用于固定大小。

是否有任何标准方法可以进行对齐的数组分配，以在所有元素上调用构造函数？

Answer 1

正如其他人所说，不需要支持过度对齐的类型。使用前请检查编译器文档。

您可以尝试使用以下方法之一来解决您的问题：

1）过度分配数组（通过(desired aligment / sizeof element) - 1）并使用std::align。libstdc++实施链接。

2) 声明一个包含元素数组desired aligment / sizeof element并按所需对齐方式对齐的结构。如果您使用此类结构的数组，它应该在内存中为您提供紧凑的表示，但您将无法使用正常的数组表示法或指针算术（因为它（a）未定义的行为，（b）它们有很小的机会不是按照你想要的方式放置）

3) 编写自己的对齐分配函数。请注意，您可以添加自己版本的运算符new和delete。

namespace my
{
    struct aligned_allocator_tag {};
    aligned_allocator_tag aligned;
}

void* operator new( std::size_t count, my::aligned_allocator_tag, std::size_t aligment);
void* operator new[]( std::size_t count, my::aligned_allocator_tag, std::size_t aligment)
{
    return ::operator new(count, my::aligned, aligment);
}
//Usage
foo* c = new(my::aligned, 16) foo[20];

您将需要分配内存，保留足够的空间来存储原始指针（由 malloc/其他返回）或指针被移位的字节量，因此后续删除将释放正确的指针，将指针对齐到所需的大小并返回它。

这是一个答案，还有另一个答案，它展示了如何对齐内存。

请注意，这两个答案都使用实现定义的行为，即对转换为整数的指针进行按位算术并将其转换回来。唯一真正完全标准的方法是将内存转换为char*并添加其值与下一个对齐地址之间的差异。

如果您可以使用一些非标准内存分配函数，您new也可以将它们包装到自定义运算符中。

Answer 2

基本上，你被困住了，因为在 [expr.new] 中：

是否支持过度对齐类型是由实现定义的。

有一项提案可以更好地支持这一点。在那之前，如果您想做您想做的事情，aligned_alloc 则必须使用new.

如果将数组粘贴在结构中：

struct S {
    alignas(16) float _[3];
};

thennew S将为您提供正确的对齐方式_，但不一定适合S其本身。这可能就足够了。如果没有，那么您可以重载operator new()andoperator delete()本身S以保证正确的行为。