标准是否要求自动存储中的对象具有任何类型的正确对齐方式(例如,malloc确实如此)？

Question

我很好奇是否需要在堆栈上分配一个缓冲区才能对任何类型进行正确的对齐,类似于malloc工作方式,或者我是否会被迫使用类似的东西std::aligned_storage.

考虑以下代码块:

typedef enum _KEY_VALUE_INFORMATION_CLASS {
    KeyValueBasicInformation            = 0,
    // Others
} KEY_VALUE_INFORMATION_CLASS;

typedef struct _KEY_VALUE_BASIC_INFORMATION {
    ULONG TitleIndex;
    ULONG Type;
    ULONG NameLength;
    WCHAR Name[1];
} KEY_VALUE_BASIC_INFORMATION, *PKEY_VALUE_BASIC_INFORMATION;

std::vector<std::wstring> RegistryKey::EnumerateValueNames() const
{
    std::vector<std::wstring> result;
    ULONG index = 0;
    const ULONG valueNameStructSize = 16384 * sizeof(wchar_t) +
        sizeof(KEY_VALUE_BASIC_INFORMATION);

    // Stack buffer here
    unsigned char buff[valueNameStructSize];
    // Casted here
    KEY_VALUE_BASIC_INFORMATION const* basicValueInformation =
        reinterpret_cast<KEY_VALUE_BASIC_INFORMATION const*>(buff);
    for(;;)
    {
        ULONG resultLength;
        NTSTATUS errorCheck = PNtEnumerateValueKeyFunc(
            hKey_,
            index++,
            KeyValueBasicInformation,
            buff,
            valueNameStructSize,
            &resultLength);
        if (NT_SUCCESS(errorCheck))
        {
            result.emplace_back(std::wstring(basicValueInformation->Name,
                basicValueInformation->NameLength / sizeof(wchar_t)));
        }
        else if (errorCheck == STATUS_NO_MORE_ENTRIES)
        {
            break;
        }
        else
        {
            Win32Exception::ThrowFromNtError(errorCheck);
        }
    }
    return result;
}

请注意该值buff是如何放置在堆栈上的字符缓冲区,其大小可以容纳给定的最大数据量.但是,我担心将缓冲区解释为字符串所需的强制转换可能会导致对齐错误,如果此代码要移植到另一个(例如ARM或IA64)平台.

编辑:如果任何人的好奇,我来讲这重做std::aligned_storage和std::alignment_of:

std::vector<std::wstring> RegistryKey::EnumerateValueNames() const
{
    std::vector<std::wstring> result;
    ULONG index = 0;
    const ULONG valueNameStructSize = 16384 * sizeof(wchar_t) +
        sizeof(KEY_VALUE_BASIC_INFORMATION);
    std::aligned_storage<valueNameStructSize,
        std::alignment_of<KEY_VALUE_BASIC_INFORMATION>::value>::type buff;
    auto basicValueInformation =
        reinterpret_cast<KEY_VALUE_BASIC_INFORMATION*>(&buff);
    for(;;)
    {
        ULONG resultLength;
        NTSTATUS errorCheck = PNtEnumerateValueKeyFunc(
            hKey_,
            index++,
            KeyValueBasicInformation,
            basicValueInformation,
            valueNameStructSize,
            &resultLength);
        if (NT_SUCCESS(errorCheck))
        {
            result.emplace_back(std::wstring(basicValueInformation->Name,
                basicValueInformation->NameLength / sizeof(wchar_t)));
        }
        else if (errorCheck == STATUS_NO_MORE_ENTRIES)
        {
            break;
        }
        else
        {
            Win32Exception::ThrowFromNtError(errorCheck);
        }
    }
    return std::move(result);
}

Answer 1

该标准对自动变量(或具有静态存储的变量)的对齐没有要求,除了编译器必须确保访问它们有效.

• C++ 03 3.9/5类型

对象类型具有对齐要求(3.9.1,3.9.2).完整对象类型的对齐是表示字节数的实现定义的整数值; 在满足其对象类型的对齐要求的地址处分配对象

注意:"对象类型"在这里表示不是函数,引用或void类型的类型(即,它适用于unsigned char).

获取对齐缓冲区的一种方法可能是声明buff如下:

KEY_VALUE_BASIC_INFORMATION buff[valueNameStructSize/sizeof(KEY_VALUE_BASIC_INFORMATION) + 1];

而且你将能够摆脱reinterpret_cast<>引导.