Question

示例：

std::ptrdiff_t dist(void* a, void* b)
{
    return static_cast<std::uint8_t*>(b) - static_cast<std::uint8_t*>(a);
}

Align8Type align8; // alignof(Align8Type) == 8
std::uintptr_t(&align8) & 3; // [1]
dist(nullptr, &align8) & 3; // [2]
Align8Type* p = reinterpret_cast<Align8Type*>(static_cast<std::uint8_t*>(nullptr) + dist(nullptr, &align8));
assert(&align8 == p); // [3]

假设支持std::uint8_t ，是[1]＆amp;的结果[2]保证为0并且[3]保证在c ++标准中为真？如果不是，那么在实践中呢？

Answer 1

标准不保证指针的表示[注1]。指针的值不一定直接映射到连续的整数，也不一定指向具有不同对齐的类型的指针具有相同的表示。因此，以下任何一项可能：

段/偏移表示，其中段号占用指针表示的低位。
预对齐表示，其中从表示中删除具有已知对齐的对象的地址的低位0。
标记表示，其中指向某些对象类型的指针的低位用于标识类型的一个方面，并且不参与地址解析。（这方面的一个例子是硬件辅助垃圾收集架构，其中指向大到足以成为指针的类型的指针的低位比特被重新用作GC标志。）
子字寻址表示，其中底层硬件是字寻址的（并且字长于8位），但是硬件或软件解决方案可用于字节寻址，其中字节指针由一对字节指针组成字地址/子字偏移量。在这种情况下，字节指针将大于标准所允许的字指针。

我确信还有其他可能性。

对齐必须是2的幂，但不能保证存在多个对齐。所有类型完全可能具有对齐1.因此，在给定的体系结构中，很可能无法有意义地定义Align8Type。

鉴于以上所述，我的解释是：

std::uintptr_t(&align8) & 3 == 0

假。即使Align8Type可以定义，也不能保证Align8Type*到std::uintptr_t的转换为可被8整除的数字。例如，在32位字寻址机器上，底层硬件地址mod 8可以是0,2,4或6.
dist(nullptr, &align8) & 3 == 0

假。从指向对象的指针中减去nullptr是未定义的行为。（§5.7/ 5：“除非两个指针都指向同一个数组对象的元素，或者超过数组对象的最后一个元素，否则行为是未定义的。”）
reinterpret_cast<Align8Type*>(static_cast<std::uint8_t*>(nullptr) + dist(nullptr, &align8)) == &align8

假。首先，根据2.，dist的调用是未定义的行为。其次，将该值添加到空指针是Undefined Behavior。

如果T1*的对齐要求不如T2*那么严格，则保证T1*到T2并回到T1的往返转换（ §5.2.10/ 7）。在这种情况下，T1为Align8Type而T2为uint8_t，并且对齐限制可能会成立，因此如果不是算术的未定义行为，则会工作。也就是说，您可以将&align8投射到uint8_t*，然后将其转发回Align8Type。您甚至可以将整数0添加到中间uint8_t*指针，但不能添加其他整数。

这些身份在实践中吗？他们可能在8位字节寻址2的补码机器上进行C ++实现，这很常见（比上面提到的理论上更常见，从统计学上讲，它们与独角兽一样常见）。但从技术上讲，它们使您的代码不可移植。我不知道积极优化可能会对第2点和第3点中提到的UB做什么，所以我不建议在生产代码中冒险。

注意：

§3.9.2/ 3：


指针类型的值表示是实现定义的。

§5.2.10/ 4：


指针可以显式转换为足以容纳它的任何整数类型。映射功能是   实现定义。 [注意：对于那些了解底层机器的寻址结构的人来说，这并不奇怪。 - 后注]

我重现了这个注释，因为它很有意思：为了理解一个地址作为整数的表示，你必须理解底层机器的寻址结构（暗示，它可能不像连续的序列那样简单。整数）。

Answer 2

在C ++标准中，

声明为字符（char）的对象应足够大以存储   实现的基本字符集的任何成员。

C ++内存模型中的基本存储单元是字节。一个   byte至少足以包含basic的任何成员   执行字符集（2.3）和8位代码单元   Unicode UTF-8编码形式，由一个连续的序列组成   位数，其数量是实现定义的。

每个字节都有一个唯一的地址。

uint_8不一定是字节。并且一个字节不一定是8位

是[1]＆amp;的结果[2]保证为0？

假设Align8Type具有8字节对齐的地址：

[1]是：根据先前假设的定义。

[2]是的，即使字节大小可能大于uint_8，假设Align8Type有一个8字节对齐的地址，地址将是8的倍数。（uint_8小于或等于一个字节）

c ++标准中[3]是否保证为真？

否：dist返回两个指针之间的uint_8距离，而不是地址距离。

编辑：

编辑以回答重新定义的问题。

内存地址的数字表示与对齐之间的关系？

2 个答案:

注意：