17、C++ 内存对齐、智能指针及操作符重载全解析

C++ 内存对齐、智能指针及操作符重载全解析

1. 内存对齐概述

在系统编程时，常常需要分配对齐内存，即地址能被特定对齐值整除的内存。普通内存分配得到的地址可以是任意值，但一些 API 和物理设备要求内存按特定的最小粒度分配。例如：
- 0x0ABCDEF123456789 是未对齐的地址。
- 0x0ABCDEF12345F000 是 4KB 对齐的地址。

1.1 对齐内存的分配方式

对齐内存可以通过以下三种方式分配：
- 全局分配
- 栈上分配
- 动态分配

1.2 全局分配对齐内存

使用 C++ 的 alignas() 说明符可以全局分配对齐内存，示例代码如下：

#include <iostream>
alignas(0x1000) int ptr[42];
int main()
{
    std::cout << ptr << '\n';
}
// > g++ -std=c++17 scratchpad.cpp; ./a.out
// 0x560809897000

在这个例子中，一个大小为 42 的整数数组被全局分配， alignas() 说明符将数组对齐到 4KB 页面边界。输出的数组地址能被 4KB 页面整除（即前 12 位为零）。

1.3 栈上分配对齐内存