C++ 具有单个基元类型数组成员的标准布局结构的保证内存布局

考虑以下简单结构：

struct A
{
    float data[16];
};

我的问题是: <假设一个平台，代码<浮动> /COD>是32位IEEE74浮点数（如果有问题），C++标准是否保证了<代码>结构A < /代码>的预期内存布局？如果没有，它保证什么和/或执行保证的方式是什么

通过预期内存布局，我的意思是结构占用内存中的

16*4=64

字节，每个连续的

4

字节由

数据

数组中的单个

浮点

占用。换句话说，预期内存布局意味着以下测试通过：

static_assert(sizeof(A) == 16 * sizeof(float));
static_assert(offsetof(A, data[0]) == 0 * sizeof(float));
static_assert(offsetof(A, data[1]) == 1 * sizeof(float));
...
static_assert(offsetof(A, data[15]) == 15 * sizeof(float));

（

offset of

在这里是合法的，因为

A

是标准布局，见下文）

如果您对此感到不安，请在带有gcc 9头的魔杖盒上进行测试。我从来没有遇到过平台和编译器的组合，它们可以提供这个测试可能失败的证据，如果它们确实存在的话，我很想了解它们

为什么人们会关心：

• 类似SSE的优化需要特定的内存布局（和对齐，我在这个问题中忽略了这一点，因为它可以使用标准的

  alignas

  说明符来处理）
• 这种结构的序列化可以简单地归结为一个好的、可移植的

  写字节（&x，sizeof（a））

• 一些API（例如OpenGL，具体地说）期望这种精确的内存布局。当然，只需将指针传递到

  数据

  数组，即可传递此类型的单个对象，但对于这些对象的序列（例如，用于上载矩阵类型顶点属性），仍然需要特定的内存布局

实际保证的是： 据我所知，这些是可以从

struct A

中得到的：

• 是的
• 作为标准布局的结果，指向

  a

  的指针可以

  重新解释为指向其第一个数据成员的指针（可能是
  data[0]
  ？），即在第一个成员之前没有填充

据我所知，本标准提供的其余两项担保为：

• 在基元类型数组的元素之间没有填充（我确信这是错误的，但我没有找到确认引用）

• struct A

  中的

  data

  数组之后没有填充

---

关于布局，有一件事是不能保证的，即多字节对象中的字节顺序<代码>写入字节（&x，sizeof（A））不是跨具有不同端号的系统的可移植序列化

A

可以

重新解释\u cast

到指向其第一个数据成员的指针（可能是

数据[0]

？）
更正：第一个数据成员是

data

，您可以使用它重新解释强制转换。至关重要的是，数组与其第一个元素的指针不可相互转换，因此不能重新解释它们之间的强制转换。然而，地址保证是相同的，所以据我所知，在

std:：launder

之后重新解释为

data[0]

应该没问题
基元类型数组的元素之间没有填充
数组保证是连续的<对象的code>sizeof是根据将元素放入数组所需的填充来指定的

sizeof（T[10]）

的大小正好是

sizeof（T）*10

。如果相邻元素的非填充位之间存在填充，则该填充位于元素本身的末尾
基本类型一般不保证没有填充。例如，x86扩展精度

长双精度
为80位，填充为128位

char
、
signed char
和
unsigned char
保证没有填充位。C标准（在此例中C++代表了规范）保证了固定宽度<代码> Inntt和 Untnnt别名没有填充位。在不可能的系统上，不提供这些固定宽度类型

如果标准布局类对象具有任何非静态数据成员，则其
地址与其第一个非静态数据成员的地址相同。
否则，其地址与第一个基址的地址相同
类子对象（如果有）。[注：因此，标准布局结构对象中可能会有未命名的填充，但不会在其开头，这是实现适当对齐所必需的。-结束注]

因此，标准保证：

static_assert(offsetof(A, data[0]) == 0 * sizeof(float));

数组类型的对象包含连续分配的非空
类型为T的N个子对象的集合

因此，以下是正确的

static_assert(offsetof(A, data[0]) == 0 * sizeof(float));
static_assert(offsetof(A, data[1]) == 1 * sizeof(float));
...
static_assert(offsetof(A, data[15]) == 15 * sizeof(float));

剩下的保证中的第一个是由C++ 2017（草案n469）113.4保证的，“数组”[dCL，数组]：“数组类型的对象包含一个连续分配的非空集合的<代码> n< /代码>类型<代码> t>代码> 1998版本具有相同的文本，除了连字符的子对象”。在8.3.4中，谢谢您的澄清！“连续分配”在本文中的确切含义是什么？@lisyarus：它是“普通英语”，或者至少是标准中没有正式定义的领域从业人员使用的英语。我很确定这意味着数组中元素的字节一个接一个地排列在内存中，元素之间没有填充。在C中，剩余的第二个保证是不保证的，并且有一些原因导致“困难”的C实现可能填充包含单个数组的结构。例如，我们可以想象，如果一个实现的目标硬件非常倾向于四个字节，那么它将把
struct{char x[2]；}
填充到四个字节