创建静态单例时需要什么MaxAlign技巧？

Question

下面是来自Loki 单例实现的一段代码，它展示了所谓的“MaxAlign Trick”。我认为它与对齐有关（废话！），但是尝试与联合内提到的所有类型对齐的目的是什么？如果没有它，

Create()

内的新放置会破坏吗？

    template <class T> struct CreateStatic
    {
        union MaxAlign
        {
            char t_[sizeof(T)];
            short int shortInt_;
            int int_;
            long int longInt_;
            float float_;
            double double_;
            long double longDouble_;
            struct Test;
            int Test::* pMember_;
            int (Test::*pMemberFn_)(int);
        };

        static T* Create()
        {
            static MaxAlign staticMemory_;
            return new(&staticMemory_) T;
        }
        
        // other code...

  }

Answer 1

MaxAlign

有两个目的。首先，它是 C++11

std::max_align_t

的实现：“一种简单的标准布局类型，其对齐要求至少与每个标量类型一样严格（一样大）”。 （cppreference）。由于类型的对齐是具有最高对齐要求的数据成员的对齐，因此

MaxAlign

的定义准确地为我们提供了：保证具有最大值的类型。与感兴趣的平台保持一致。

其次，它也是一个足够大以包含

T

的缓冲区：

char t_[sizeof(T)];

从这两个方面来看，

MaxAlign

提供了C++11功能

std::aligned_storage_t<size, alignment>

（不考虑

T

的过度对齐 - 当时它可能甚至不存在）。

但是为什么需要它：放置

new

需要缓冲区针对正在构造的实例进行适当对齐。如果没有这种“对齐技巧”，您可能会得到未定义的行为。

T

作为一种未知类型，Loki 通过选择代码编译平台的最大对齐来规避任何风险。

在现代代码中，您可能不会使用放置 new，而是在堆栈上使用

static

对象，例如

static T& Create() {
    static T instance;
    return instance;
}

但是在 20 年前，这可能无法在跨编译器和/或多线程环境中正常工作（自 C++11 IIRC 起只能保证上述

T instance

的正确初始化）。