【C++11保姆级教程】Type aliases（类型别名）、alignof and alignas（类型对齐））

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前言

在C++11标准中，引入了许多令人兴奋的新特性，其中包括Type aliases（类型别名）和alignof / alignas（类型对齐）。这些特性为开发者带来了更灵活和可读性更强的代码。本文将详细介绍这些特性，并提供概念、比喻和示例代码，以便更好地理解它们的优势。

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一、类型别名（Type aliases）

1.1类型别名是什么？

类型别名允许开发者为现有的类型创建新的可读性更强的名称，使代码更易于理解和维护。在C++11之前，我们通常使用typedef关键字来创建类型别名，但C++11引入了更简洁的语法。

概念：类型别名是为了增强代码可读性和可维护性而创建的一种新的名称，它与原类型具有相同的底层表示，但在代码中使用更方便。

1.2使用方法

使用using 你的类型名 = 原本的类型名

1.3实际使用

考虑一个使用复杂类型的函数声明，如下所示：

std::pair<std::vector<int>, std::map<std::string, float>> processData();

这个函数声明非常冗长，难以一眼看出返回类型的含义。使用类型别名，我们可以改善此代码如下：

using DataResult = std::pair<std::vector<int>, std::map<std::string, float>>;
DataResult processData();

通过使用类型别名，我们将返回类型命名为DataResult，可以更清晰地表达函数的意图。

示例代码：

using MyInt = int;MyInt x = 42;

在上面的示例中，我们使用using关键字创建了一个名为MyInt的类型别名，并将其定义为int类型。使用MyInt就像使用int一样，但它使代码更有可读性，特别是当类型名称很长或者用于泛型编程时。

1.4优势

类型别名提供了更直观的代码，在可读性和可维护性方面有所改善。它允许开发者使用更具描述性的名称，以便更好地理解代码。此外，类型别名还可以简化对复杂类型的使用。

二、类型对齐（alignof and alignas）

2.1类型对齐的概念

类型对齐是指在内存中为数据类型分配适当的内存地址，以便优化内存访问效率。在C++11中，引入了alignof和alignas关键字来支持类型对齐。

概念：alignof关键字用于获取给定类型的对齐要求，而alignas关键字用于指定给定类型的对齐要求。

2.2类型对齐快速理解

比喻：将数据类型视为填充的方块，类型对齐就类似于将方块摆放在网格上的过程。方块被放置到网格上的位置必须符合一定的规则，以确保整个网格的布局是有序的。

2.3具体使用

1、alignof
使用alignof(变量名)，我们可以得到他的内存对齐大小，可以通过cout打印出来

2、alignas
使用alignas(n) 类型 变量名可以设置其内存对齐大小，n为内存对齐大小.

2.4示例代码

1、alignof示例代码:

#include <iostream>struct MyStruct {int a;char b;float c;
};int main() {std::cout << "Alignment requirement for MyStruct: " << alignof(MyStruct) << " bytes" << std::endl;return 0;
}

这个示例中，我们使用alignof关键字获取MyStruct结构体的对齐要求，并打印出结果。运行程序会输出MyStruct的对齐要求，即结构体内成员中最要求对齐的成员的对齐要求。

2、alignas示例代码：

#include <iostream>struct alignas(16) MyStruct {int a;char b;float c;
};int main() {alignas(8) double myVariable;MyStruct alignedStruct1;alignas(16) MyStruct alignedStruct2;std::cout << "Aligned struct 1 address: " << &alignedStruct1 << std::endl;std::cout << "Aligned struct 2 address: " << &alignedStruct2 << std::endl;return 0;
}

在这个示例中，我们使用alignas(16)关键字来指定MyStruct结构体的对齐要求为16字节。然后，我们定义了一个名为alignedStruct1的结构体对象，并打印出其地址。接着，我们使用alignas(16)再次定义了一个名为alignedStruct2的结构体对象，并打印出其地址。

运行程序后，您会看到alignedStruct1的地址与默认对齐要求下的地址相同，而alignedStruct2的地址将会是在16字节边界上对齐的。这展示了alignas关键字对类型的对齐要求的影响。

这就是使用alignof和alignas的具体示例。alignof用于获取类型的对齐要求，而alignas用于指定类型的对齐要求，以实现更精确的内存对齐。请注意，实际使用中的代码可能需要考虑平台相关性和特定硬件的要求。

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总结

在C++11中引入的类型别名和类型对齐特性为开发者提供了更灵活和可读性更好的代码编写方式。类型别名提供了简洁、可读性强的名称，以改善代码的可理解性和可维护性。类型对齐允许开发者控制内存布局，提高内存访问的效率。通过理解和应用这些特性，开发者可以编写更高效和易于维护的C++代码。

以上是关于C++11 Type aliases（类型别名）和alignof / alignas（类型对齐）的简要介绍。希望这篇文章对您有所帮助！