是否有符合标准的方法来确定非静态成员的对齐方式？

Question

假设我有一些结构 S 和一个非静态成员 member，如下例所示：

struct S { alignas(alignof(void *)) char member[sizeof(void *)]; };

你如何得到member的对齐方式？

运算符 alignof 只能应用于完整类型，而不是表达式 [in 7.6.2.5.1]，虽然 GCC 允许，所以 alignof(S::member) 和 Clang 支持它。

没有此限制的“语言律师”标准方法是什么？

另外，sizeof 允许表达式参数，是否存在不对称的原因？

实际关心的是能够获取模板结构成员的对齐方式，您可以通过decltype 获取它们的类型，sizeof 获取它们的大小，但是您还需要对齐方式。

Answer 1

类型或变量的对齐是对变量可以占用的内存地址的描述——地址必须是对齐的倍数^*。但是，对于数据成员，数据成员的地址可以是任何K * alignof(S) + offsetof(S, member)。让我们将数据成员的对齐方式定义为最大可能整数E，这样&some_s.member 始终是E 的倍数。

给定类型S 和成员member，让A = alignof(S), O = offsetof(S, member)。
S{}.member 的有效地址是 V = K * A + O 某个整数 K.
V = K * A + O = gcd(A, O) * (K * A / gcd(A, O) + O / gcd(A, O)).
对于K = 1的情况，不存在其他因素。
因此，gcd(A, O) 是对未知 K 有效的最佳因子。

换句话说，"alignof(S.member)" == gcd(alignof(S), offsetof(S, member))。

请注意，这种对齐方式始终是 2 的幂，因为 alignof(S) 始终是 2 的幂。

^{*：在我对标准的短暂探索中，我找不到这个保证，这意味着变量可以的地址是K * alignment + some_integer。但是，这并不影响最终结果。}

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我们可以定义一个宏来计算数据成员的对齐方式：

#include <cstddef> // for offsetof(...)
#include <numeric> // for std::gcd

// Must be a macro, as `offsetof` is a macro because the member name must be known
// at preprocessing time.
#define ALIGNOF_MEMBER(cls, member) (::std::gcd(alignof(cls), offsetof(cls, member)))

这仅保证对标准布局类型有效，如offsetof is only guaranteed valid for standard layout types。如果类不是标准布局，则有条件支持此操作。

例子：

#include <cstddef>
#include <numeric>

struct S1 { char foo; alignas(alignof(void *)) char member[sizeof(void *)]; };
struct S2 { char foo; char member[sizeof(void *)]; };

#define ALIGNOF_MEMBER(cls, member) (::std::gcd(alignof(cls), offsetof(cls, member)))

int f1() { return ALIGNOF_MEMBER(S1, member); } // returns alignof(void *) == 8
int f2() { return ALIGNOF_MEMBER(S1, foo); }    // returns 8*
int f3() { return ALIGNOF_MEMBER(S2, member); } // returns 1

// *: alignof(S1) == 8, so the `foo` member must always be at an alignment of 8

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