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主题

对齐 ​

对齐 (Alignment) 是对象在存储中摆放位置的约束条件。它直接影响：

  1. 某个类型的对象能放在哪些地址上；
  2. 结构体的布局与填充；
  3. 某些“指针强转 + 解引用”是否会触发未定义行为 (Undefined Behavior, UB)。

1. 对齐要求是什么 ​

对一个类型 T 而言，它有一个对齐要求 (Alignment requirement)。直观理解：

T 类型对象的起始地址必须是某个整数倍（通常是 alignof(T) 的倍数）。

如果一个对象的地址不满足其对齐要求，那么通过该类型的左值访问它，行为通常是 UB。

2. 对齐与结构体布局 ​

结构体的每个成员都有自己的对齐要求。为了让每个成员都能出现在满足对齐要求的位置，编译器可能在成员之间插入填充字节 (Padding)，并可能在结构体末尾追加尾部填充，从而使数组元素也满足对齐。

示例（只用于说明，不绑定具体数值）：假设 int 需要 4 字节对齐，那么：

c
struct s {
    char c;
    int n;
};

n 往往不会紧跟在 c 后面，而是会向后对齐到 4 的倍数地址。

3. 相关工具 ​

  1. 查询对齐要求：alignof(T)（见 9.2.2 alignof）。
  2. 指定更严格的对齐：alignas(...)（见 9.4.5 alignas）。

4. 习题 ​

  1. 写一个程序，输出以下类型的 sizeof 与 alignof：char、short、int、long、long long、double。
  2. 写一个程序，对比两个结构体：
    1. struct { char c; int n; }
    2. struct { int n; char c; } 输出它们的 sizeof、alignof、成员 offsetof，解释差异来自哪里。
  3. 阅读并判断：以下代码是否一定正确？如果不一定，请解释理由（从“对齐要求”角度回答）。
c
unsigned char buf[sizeof(int)];
int* p = (int*)buf;
*p = 1;