使用指针的整数值检查指针对齐是否真的定义良好？

Question

是否有一种有保证的（不是实现定义的！）方法来检查指针对齐？

查询指针对齐的最常见方法似乎是：

1. 转换为整数
2. 检查整数是否是对齐的倍数：

bool is_aligned(void const *ptr, size_t alignment) {
  return reinterpret_cast<intptr_t>(ptr) % alignment == 0;
}

例如，这就是 Boost.Align 检查对齐方式。

但是，至少在 C++17 中，basic.compound#3.4 说：

指针类型的值表示是实现定义的。

此外，expr.reinterpret.cast#4 说：

指针可以显式转换为任何足够大以容纳它的整型。映射函数是实现定义的。

（例如）将指针表示为具有相反位顺序的整数似乎是合法的，在这种情况下，上面的简单算术将不起作用。

AFAICT，我们检查对齐的唯一有保证的方法是使用

std::align

，如果自由地阅读（我确信这是对

std::align

的滥用）可以像这样使用：

bool is_aligned(void const *ptr, size_t alignment) {
  void *mut_ptr = const_cast<void *>(ptr);
  size_t space = alignment;
  return std::align(alignment, alignment, mut_ptr, space) == ptr;
}

然而，在绝大多数平台上，指针只是奇特的整数，或者我希望 Boost 有一个代码路径。是否有任何平台（除了 ds9k :P）其中指针不是只是奇特的整数？

通过标准化“

reinterpret_cast<intptr_t>(ptr)

应具有与

ptr

相同的对象表示”或“如果

reinterpret_cast<intptr_t>(ptr) % alignment == 0

与

ptr

对齐”，我们会失去什么？似乎这些都不会排除分段内存或具有陷阱表示的指针，这是我能想到的两种非典型情况。如果不出意外的话，有没有理由不标准化

alignment

？

编辑：

我的具体非玩具用例是我有std::is_aligned()。我对

std::byte const *ptr;

的唯一了解是它包含 1024 个

ptr

的对象表示。如何检查

int

reinterpret_cast

或使用

ptr

是否安全？

Answer 1

（例如）将指针表示为具有相反位顺序的整数似乎是合法的，在这种情况下，上面的简单算术将不起作用。

是的，没有什么禁止这样做。也有可能不存在足够大的整数类型来表示所有指针值，在这种情况下

assume_aligned

不应该可用。

AFAICT 我们检查对齐的唯一有保证的方法是使用 std::align，如果自由地阅读（我确信这是对 std::align 的滥用）可以像这样使用：

如果输入指针指向的存储空间不是连续的至少

intptr_t

长，则该函数具有未定义的行为。所以尺寸参数可能应该是

alignment

。我在规范中没有看到任何要求对齐大于尺寸的内容。无论如何，

1

的规范对我来说似乎都被破坏了，所以不确定这是否有效。它无法指定结果指针指向哪个对象，假装可以有一个仅指向存储的指针，并且它还忽略了

std::align

有意施加的可达性条件。

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如果不出意外，是否有理由不标准化 std::is_aligned()？

据我所知，情况并非如此。

std::launder

似乎已经具有上面讨论的功能。一个用户友好的包装器很容易做到。