C++ 对齐是如何影响内存布局和新位置的行为的？

我们读了很多关于对齐的内容，以及它的重要性，例如对于放置

new

用法，但我想知道-它到底是如何改变内存的布局的

显然，如果我们这样做

char buffer[10];
std::cout << sizeof buffer;

根据GCC 8.2，未进行优化，导致以下装配：

operator new(unsigned long, void*):
    push    rbp
    mov     rbp, rsp
    mov     QWORD PTR [rbp-8], rdi
    mov     QWORD PTR [rbp-16], rsi
    mov     rax, QWORD PTR [rbp-16]
    pop     rbp
    ret
main:
    push    rbp
    mov     rbp, rsp
    sub     rsp, 16
    lea     rax, [rbp-12]
    mov     rsi, rax
    mov     edi, 4
    call    operator new(unsigned long, void*)
    mov     eax, 0
    leave
    ret

让我们通过删除

alignas（int）

部分来稍微更改代码。现在，生成的部件略有不同：

operator new(unsigned long, void*):
    push    rbp
    mov     rbp, rsp
    mov     QWORD PTR [rbp-8], rdi
    mov     QWORD PTR [rbp-16], rsi
    mov     rax, QWORD PTR [rbp-16]
    pop     rbp
    ret
main:
    push    rbp
    mov     rbp, rsp
    sub     rsp, 16
    lea     rax, [rbp-10]
    mov     rsi, rax
    mov     edi, 4
    call    operator new(unsigned long, void*)
    mov     eax, 0
    leave
    ret

值得注意的是，它只在

lea

指令上有所不同，其中第二个参数是

[rbp-10]

，而不是

[rbp-12]

，正如我们在

alignas（int）

版本中所做的那样

请注意，我通常不理解组装。我不会写汇编，但我能读一些。据我所知，这种差异只是改变了内存地址的偏移量，它将保持我们的位置-

new

ed

int

但它实现了什么？我们为什么需要这个？假设我们有一个

缓冲区
数组的“通用”表示，如下所示：

[ ] [ ] [ ] [ ] [ ] [ ] [ ] [ ] [ ] [ ]

现在，我假设，在放置-
new
ing
int
（有或没有对齐）之后，我们将得到如下结果：

[x] [x] [x] [x] [ ] [ ] [ ] [ ] [ ] [ ]

其中，
x
表示
int
的单个字节（我们假设
sizeof（int）==4
）

但我肯定错过了什么。还有更多，我不知道是什么。通过将
缓冲区
与
int
对齐，我们到底能实现什么？如果我们不将其对齐，会发生什么情况？
在某些体系结构上，类型必须对齐才能使操作正常工作。例如，
int
的地址可能需要是4的倍数。如果它没有如此对齐，那么对内存中的整数进行操作的CPU指令将无法工作

即使在数据没有很好地对齐时一切都正常工作，对齐对性能仍然很重要，因为它确保整数等不会跨越缓存边界

将
char
缓冲区与整数边界对齐时，不会影响新放置的工作方式。它只是确保您可以使用placement new在缓冲区的开头放置一个
int
，而不违反任何对齐约束。它通过确保缓冲区的地址是4字节的倍数来实现这一点。
当您在同一缓冲区中放置新的
char
，然后在“之后”立即放置新的
int
。@MooingDuck因此假设我永远不会将我放置的类型混入我的缓冲区（假设我以一种非常简单的方式模仿
std:：vector
的缓冲区），我可以不用对齐就可以做到这一点？不，对齐仍然是一个问题，只是在混合类型之前很难注意到这个问题。相关，但不完全回答这个问题：
[ ] [ ] [ ] [ ] [ ] [ ] [ ] [ ] [ ] [ ]

[x] [x] [x] [x] [ ] [ ] [ ] [ ] [ ] [ ]