C++のalignof演算子とは？使い方とsizeofとの違いを解説

プログラミング言語における演算子（Operator）とは、コンパイラに対して何らかの操作を実行するよう指示するための記号です。

alignof演算子は、指定された型の変数に適用されるアライメント（境界調整）を返す演算子です。戻り値はバイト単位で表されます。

構文

var align = alignof(型)

各要素の説明

• alignof − 入力されたデータ型のアライメントを返すために使用される演算子です。

• パラメータ（型） − アライメントを取得したいデータ型を指定します。

• 戻り値 − 指定したデータ型のアライメントとして使用される値（バイト単位）です。

例1：基本データ型のアライメントを取得する

次のプログラムは、基本的なデータ型それぞれのアライメント値を出力します。

#include <iostream>
using namespace std;
int main(){
    cout<<"Alignment of char: "<<alignof(char)<< endl;
    cout<<"Alignment of int: "<<alignof(int)<<endl;
    cout<<"Alignment of float: "<<alignof(float)<< endl;
    cout<<"Alignment of double: "<<alignof(double)<< endl;
    cout<<"Alignment of pointer: "<<alignof(int*)<< endl;
    return 0;
}

出力結果

Alignment of char: 1
Alignment of int: 4
Alignment of float: 4
Alignment of double: 8
Alignment of pointer: 8

例2：配列・構造体・空クラスのアライメントを取得する

配列やユーザー定義型（構造体・クラス）に対してもalignofを使用できます。

#include <iostream>
using namespace std;
struct basic {
    int i;
    float f;
    char s;
};
struct Empty {
};
int main(){
    cout<<"Alignment of character array of 10 elements: "<<alignof(char[10])<<endl;
    cout<<"Alignment of integer array of 10 elements: "<<alignof(int[10])<<endl;
    cout<<"Alignment of float array of 10 elements: "<<alignof(float[10])<<endl;
    cout<<"Alignment of class basic: "<<alignof(basic)<<endl;
    cout<<"Alignment of Empty class: "<<alignof(Empty)<<endl;
    return 0;
}

出力結果

Alignment of character array of 10 elements: 1
Alignment of integer array of 10 elements: 4
Alignment of float array of 10 elements: 4
Alignment of class basic: 4
Alignment of Empty class: 1

sizeof演算子との違い

C++におけるsizeof()演算子は、オペランドのサイズ（バイト数）を計算するための単項演算子です。一方、alignofはメモリ上でデータが配置される際の「境界調整（アライメント）」を返します。両者は似ていますが、意味が異なる点に注意しましょう。

例3：sizeofとalignofの比較

このプログラムは、sizeof演算子とalignof演算子の違いを示すものです。

#include <iostream>
using namespace std;
int main(){
    cout<<"Alignment of char: "<<alignof(char)<<endl;
    cout<<"size of char: "<<sizeof(char)<<endl;
    cout<<"Alignment of pointer: "<<alignof(int*)<<endl;
    cout<<"size of pointer: "<<sizeof(int*)<<endl;
    cout<<"Alignment of float: "<<alignof(float)<<endl;
    cout<<"size of float: "<<sizeof(float)<<endl;
    return 0;
}

出力結果

Alignment of char: 1
size of char: 1
Alignment of pointer: 8
size of pointer: 8
Alignment of float: 4
size of float: 4

まとめ

alignof演算子は、C++11で導入された機能であり、型が要求するアライメントをバイト単位で取得できます。メモリレイアウトの最適化や、低レベルなメモリ操作を行う際に非常に役立ちます。sizeofが「型の大きさ」を返すのに対し、alignofは「型が整列される境界」を返すという違いを理解しておきましょう。