为什么 [[no_unique_address]] 对公共数据成员没有影响？

Question

考虑以下示例：

template <class T>
struct A {
    [[no_unique_address]] T t;
    int i;
};

struct B {
    long l;
    int i;
};

class C {
    long l;
    int i;
};

GCC 和 Clang 都认为

sizeof(A<B>)

是

24

，而

sizeof(A<C>)

是

16

。 编译器资源管理器

类模板

A<T>

将

T

作为具有

[[no_unique_address]]

属性的数据成员之一。

B

和

C

之间的唯一区别是

B

是

struct

，而

C

是

class

。我不明白为什么

A<B>

和

A<C>

大小不一样。换句话说，为什么编译器将类模板

i

的成员

A<T>

嵌入到

C

的尾部填充中，而不嵌入到

B

的尾部填充中？

如果我修改

B

对

private

的成员访问权限，GCC和Clang都认为

A<B>

的大小是

16

：(Compiler Explorer)

template <class T>
struct A {
    [[no_unique_address]] T t;
    int i;
};

struct B {
private:      // private now
    long l;
    int i;
};

class C {
    long l;
    int i;
};

所以看来差异不是来自

struct

和

class

，而是来自数据成员的可访问性。

我知道编译器是否将其他成员嵌入到具有

[[no_unique_address]]

属性的成员的尾部填充中是实现定义的，但我猜有一些特殊规则会导致 GCC 和 Clang 中出现相同的奇怪行为。我检查了标准和 ABI 文档，但找不到描述。

Answer 1

这是因为 ABI 指定布局的方式。

https://itanium-cxx-abi.github.io/cxx-abi/abi.html#pod:

这些类型的

dsize、nvsize 和 nvalign 被定义为它们的普通大小和对齐方式。这些属性仅对用作基类的非空类类型重要。我们忽略 POD 的尾部填充，因为解决 CWG 问题 43 之前的标准不允许我们将其用于其他任何用途，而且它有时允许更快地复制类型。

dsize是对象的“数据大小”，这意味着该类型使用了多少字节，不包括尾部填充。

这意味着对于“用于布局目的的 POD”类型，可能的尾部填充被视为该类型数据的一部分，因此不能重用来保存成员

i

。

当你将任何一个成员设为私有时，它就不再是“为了布局而使用的 POD”，因此

dsize 变成了 sizeof(long) + sizeof(int)

（而不是 

sizeof(B) = 2 * sizeof(long)

），并且可以将下一个成员 

i

 放置在尾部填充。

如果您尝试创建基类子对象，也会出现同样的问题：

template <class T>
struct A : T {
    int i;
};

struct B {
    long l;
    int i;
};  // sizeof = 16, dsize = 16

class C {
    long l;
    int i;
};  // sizeof = 16, dsize = 12

// A<B>: 16 bytes B, 4 bytes for int i, 4 bytes for padding; sizeof = 24, dsize = 20
// A<C>: 12 bytes C, 4 bytes for int i, no padding; sizeof = 16, dsize = 16

// (The same numbers for `[[no_unique_address]] T t;`)