未知对齐要求时，如何确定含填充的对齐类型总大小？

我有一个由按缓存行对齐的块组成的缓冲区，每个块的有效数据长度是任意值（比如100字节）。已知缓冲区（vector）里的每个元素都按缓存行边界对齐，因此每个块必须添加填充才能让下一个块也满足对齐要求。现在我需要确定单个块包含填充在内的总占用大小，但不知道具体的对齐要求数值（也就是示意图中标记为?的区域的字节大小）。

（示意图说明：每个块包含100字节有效数据 + 填充字节，填充部分的大小就是需要计算的?，目的是让整个块的总大小是缓存行对齐的倍数，确保下一个块起始于新的缓存行）

在线演示代码：

#include <iostream>
#include <cstdint>
#include <vector>

#define LEVEL1_DCACHE_LINESIZE 64

static constexpr size_t chunk_size_bytes = 100;

struct alignas(LEVEL1_DCACHE_LINESIZE) AlignedUint8Chunk
{
   uint8_t data[chunk_size_bytes];
};

int main()
{
    std::vector<AlignedUint8Chunk> buf(2);
    
    // 在不知道LEVEL1_DCACHE_LINESIZE的情况下跳转到下一个块的30位置
    size_t start = 30;
    // size_t stop = start + ???
}

你可以利用C++的内置特性直接获取包含填充的块总大小，无需手动计算对齐值：

1. 直接使用sizeof(AlignedUint8Chunk)
   结构体的sizeof会自动包含为满足对齐要求而添加的填充字节，返回值就是单个块（有效数据+填充）的总字节数。比如你的例子里，sizeof(AlignedUint8Chunk)会返回128（100字节数据 + 28字节填充，凑成64字节缓存行的2倍）。

   修改代码中的计算逻辑：

   size_t stop = start + sizeof(AlignedUint8Chunk);
   

2. 动态计算对齐后大小（不依赖结构体）
   如果没有预先定义带alignas的结构体，可以手动实现对齐大小计算，或结合alignof获取对齐要求：

   #include <type_traits>
   
   // 计算给定数据长度和对齐要求后的总大小
   constexpr size_t get_aligned_size(size_t data_size, size_t alignment) {
       return (data_size + alignment - 1) & ~(alignment - 1);
   }
   
   // 获取结构体的对齐要求
   constexpr size_t chunk_alignment = alignof(AlignedUint8Chunk);
   // 计算包含填充的块总大小
   constexpr size_t total_chunk_size = get_aligned_size(chunk_size_bytes, chunk_alignment);
   

3. 获取系统缓存行大小的标准方式
   C++17及以后可以用std::hardware_destructive_interference_size（定义在<new>头文件）直接获取系统缓存行大小，等价于手动定义的LEVEL1_DCACHE_LINESIZE：

   #include <new>
   
   constexpr size_t cache_line_size = std::hardware_destructive_interference_size;
   

总结：最简洁可靠的方式就是用sizeof(AlignedUint8Chunk)，它会自动帮你算出包含填充的完整块大小，完全不需要关心具体的对齐数值。

内容的提问来源于stack exchange，提问作者glades