C++におけるsizeofとalignofの違いとは？

この記事では、C++におけるsizeof演算子とalignof演算子の違いについて詳しく解説します。なお、alignof()演算子はC++11で新たに導入されたものです。

sizeofとalignofの基本的な役割

alignof()演算子は、指定した型のアライメント（メモリ上の境界調整）をバイト単位で取得するために使用されます。オペランドには、完全型（complete type）または参照型を指定する必要があります。

一方、sizeof()演算子は、型が占めるメモリサイズ（バイト数）を返します。こちらはC言語の時代から存在する古典的な演算子です。

通常の組み込みデータ型（intやdoubleなど）の場合、sizeofとalignofは同じ値を返します。しかし、ユーザー定義型（構造体やクラス）の場合、パディングの影響により、両者が異なる値を返すことがあります。

サンプルコード

#include<iostream>
using namespace std;
struct MyStruct{
    int x;      // 4バイト + パディング4バイト
    double y;   // 8バイト
    char z;     // 1バイト + パディング7バイト
};
main() {
    cout << "The sizeof(MyStruct): " << sizeof(MyStruct) << endl;
    cout << "The alignof(MyStruct): " << alignof(MyStruct) << endl;
}

実行結果

The sizeof(MyStruct): 24
The alignof(MyStruct): 8

結果の解説

この例では、sizeofは24バイトを返し、alignofは8バイトを返しています。

MyStructの中で最も大きなアライメント要件を持つのはdouble型（8バイト境界）であるため、構造体全体のアライメントも8バイトになります。これがalignofの結果です。また、CPUが効率よくメモリにアクセスできるよう、コンパイラによって各メンバ間にパディングが挿入されるため、実際の合計サイズは24バイトとなります。これがsizeofの結果です。

このように、sizeofは「実際に確保されるメモリ量」、alignofは「データを配置する際の境界条件」を表すという点が、両者の本質的な違いです。