检查 C++/C++11 中的输入缓冲区对齐：最好的方法是什么？答案

【问题标题】：Check input buffer alignment in C++/C++11: what is the best way?检查 C++/C++11 中的输入缓冲区对齐：最好的方法是什么？
【发布时间】：2018-03-20 04:42:29
【问题描述】：

我知道 C++11 提供了 alignof、alignas 和 align，但在这种情况下，我想检查一个已经分配的输入缓冲区。

我也知道 C 提供了 uintptr_t 来精确匹配指针类型以转换为整数（然后检查对齐很容易），但这种数据类型是 not guaranteed to be there in C++/C++11。

对于 C 的问题已回答 here。在这种情况下，似乎可以转换为任何整数，但在 C++ 中，我收到“丢失精度”警告。

所以，现在我查看Converting a pointer into an integer，但在那里我发现uintptr_t 的大量使用，但不能保证在那里。

那么，在 C++/C++11 中检查输入指针是否对齐的最佳方法是什么？

（注意：经过所有这些研究和推理，我想出了一个解决方案，但我期待其他建议！）

【问题讨论】：

从 64 位指针转换为 int 时会丢失精度。使用 long long int。
@YvesDaoust：在 cmets 部分写答案（或部分答案）时，同行评审功能丢失。使用答案部分，或将答案留给其他人。不，不要只是随机猜测类型宽度 - 使用正确的类型来完成工作.....看到了吗？我不能拒绝您的评论以表示它对其他访问者不正确:(。

标签： c++ c++11

【解决方案1】：

uintptr_t 是检查指针内数值的正确类型。如果不存在，则意味着没有足够大的整数类型来容纳整个指针。

但是，对齐只影响低位，因此实际上没有必要存储整个值。 size_t 应该始终适合捕获与对齐相关的位。（特别是 alignof 的结果类型，如果不够，语言自身的对齐逻辑就会中断）

来自标准部分[basic.align]：

对齐表示为 std::size_t 类型的值。有效对齐仅包括由基本类型的alignof 表达式返回的值以及附加的实现定义的值集，这些值可能为空。每个对齐值应为 2 的非负整数幂。

【讨论】：

uintmax_t 怎么可能不够大到不能旧指针的数值？此外，我看不到后果“如果uintptr_t 不存在，那么就没有足够大的整数类型来容纳整个指针”：这不是标准所说的定义或不定义uintptr_t 的规则（它是只是可选的）。
另外，你的建议（通过size_t）并声明“无论如何我们需要最低有效字节”不适合在一起，因为如果你使用太小的类型，你会得到一个“失去精度”警告。那么，既然我们需要最低有效字节，您将如何进行转换，例如从void * 到uint8_t？（因为无论如何我们都需要最低有效位）
@Antonio: reinterpret_cast<size_t>(pointer_to_test) 并且可能需要在本地禁用警告。此外，如果整数缩小的警告说“失去精度”这是一个编译器错误，它应该说“失去范围”。
不同的编译器输出（使用unsigned int，size_t 恰好足够大）：Clang：loses information； g++：loses precision。 Visual Studio：warning C4311: 'reinterpret_cast': pointer truncation 和 warning C4302: 'reinterpret_cast': truncation。在多平台项目中很难保持沉默。
@Antonio：我很乐意为您提交给编译器供应商的错误报告投票。 size_t 是根据 C++ 标准存储对齐信息的正确类型。我会添加引用。

【解决方案2】：

这是我现在使用uintmax_t的解决方案

#include <cstdint>

template<typename T>
bool isAlignedAs(void* in) {
  return !(reinterpret_cast<uintmax_t> (in) % alignof(T));
}

测试here。

要确认 100% 不会产生丢失精度警告，可以在代码的任何位置添加断言：

static_assert(sizeof (uintmax_t) >= sizeof (void *) ,
              "No suitable integer type for conversion from pointer type");

【讨论】：

uintmax_t 不必要地大并且可能非常慢（考虑当今 CPU 上的 256 位整数 - 进位等需要通过软件仿真来执行）
@BenVoigt 毫无疑问，编译器会优化转换操作（实际上可能没有操作）。这不是一个令人担忧的问题。