C++ 中未对齐访问的正确性
Correctness of misaligned access in C++
据我所知，未对齐的访问主要意味着两件事：
- 您可能性能下降
- 您将失去对齐访问所具有的加载和存储的原子性
假设性能不是问题并且我希望从软件中获得正确性，那么未对齐的访问有多糟糕？我的理解是 x86 CPU 将正确处理此类访问，但可能需要做额外的工作才能获取数据。
让我问这个问题的原因是用 -fsanitize=undefined 编译我的代码。我收到 许多 个关于未对齐 stores/loads 的错误。我不确定这是否是一个问题，因为：
- 存储只在单线程进程的数据准备期间执行，所以我不担心原子性的损失
- 加载是在多线程进程中执行的，其中许多线程（四个或更多）访问数据，但数据未被任何线程修改（保存在
const uint8_t* 变量中）
访问未对齐的原因是 const uint8_t* 数组包含来自许多不同类型的字节（uint8_t、uint16_t、uint32_t、uint64_t , 和 int64_t).
我确信没有负载超出分配的 uint8_t 数组的范围（例如，程序从不从指向最后一个、两个或三个字节的地址加载 uint64_t分配的内存块），并确保我的访问都是 正确的 - 只是未对齐。
我读到的另一件事是，这样的加载可能违反了严格的别名规则，但是代码编译时没有一个警告 -Wstrict-aliasing -Werror（我很久以前就启用了）。
我应该填充 uint8_t 数组中的数据以确保访问对齐，还是我可以安全地忽略警告？
有些平台不支持未对齐的访问（您会遇到崩溃）。并且，有些平台支持未对齐访问，但有些 asm 指令需要对齐访问。比如ARM上有LDRD指令，需要对齐内存地址。不幸的是，编译器可以随意使用这条指令。但是，通常，有一个编译器扩展告诉编译器指针未对齐，因此它不会使用 LDRD。
在支持UA的平台上，有你说的惩罚。
我推荐你使用memcpy。它适用于所有平台，现在编译器可以很好地优化它（所以你不会得到 memcpy 调用，而是快速的 mov 指令）。
主要问题不是性能或原子性，而是正确性。根据 C 和 C++ 标准，未对齐的访问会调用未定义的行为，因此您不能依赖任何特定的结果。它可能会工作，也可能会崩溃。或者它可能先工作，然后在稍后停止工作。这是您收到的错误消息的本质。如果您知道错误总是对您有用，您可以选择忽略这些错误，但是由于您要求标记此类错误，通过使用相应的编译器开关，您应该努力避免它们是合理的，尤其是如果你不能绝对确定你的代码会永远留在这个平台上。此外，您怎么知道即使在同一平台上它也能始终为您工作？
看你写的，数据好像是同一台机器写的，后面读的，只是线程不同而已。如果是这样，您应该尝试以正确对齐的方式写入数据，即在适当的地方使用填充。通过将数据打包到正确定义的结构而不是非结构化缓冲区中，您可能能够获得编译器的帮助。这也会给你更多的类型安全。
否则你需要担心的不仅仅是对齐问题。例如，您还需要考虑字节顺序。在这种情况下，您可能正在编写一种可能最终位于不同机器上的外部数据记录。您正在寻找一种机器中立的外部数据表示，您可以自己定义它，或者您最好使用为 RPC 发明的几种标准表示之一，它的优点是您可以找到库来进行读写。
据我所知，未对齐的访问主要意味着两件事：
- 您可能性能下降
- 您将失去对齐访问所具有的加载和存储的原子性
假设性能不是问题并且我希望从软件中获得正确性，那么未对齐的访问有多糟糕？我的理解是 x86 CPU 将正确处理此类访问，但可能需要做额外的工作才能获取数据。
让我问这个问题的原因是用 -fsanitize=undefined 编译我的代码。我收到 许多 个关于未对齐 stores/loads 的错误。我不确定这是否是一个问题，因为：
- 存储只在单线程进程的数据准备期间执行，所以我不担心原子性的损失
- 加载是在多线程进程中执行的，其中许多线程（四个或更多）访问数据，但数据未被任何线程修改（保存在
const uint8_t*变量中）
访问未对齐的原因是 const uint8_t* 数组包含来自许多不同类型的字节（uint8_t、uint16_t、uint32_t、uint64_t , 和 int64_t).
我确信没有负载超出分配的 uint8_t 数组的范围（例如，程序从不从指向最后一个、两个或三个字节的地址加载 uint64_t分配的内存块），并确保我的访问都是 正确的 - 只是未对齐。
我读到的另一件事是，这样的加载可能违反了严格的别名规则，但是代码编译时没有一个警告 -Wstrict-aliasing -Werror（我很久以前就启用了）。
我应该填充 uint8_t 数组中的数据以确保访问对齐，还是我可以安全地忽略警告？
有些平台不支持未对齐的访问（您会遇到崩溃）。并且，有些平台支持未对齐访问，但有些 asm 指令需要对齐访问。比如ARM上有LDRD指令，需要对齐内存地址。不幸的是，编译器可以随意使用这条指令。但是，通常，有一个编译器扩展告诉编译器指针未对齐，因此它不会使用 LDRD。
在支持UA的平台上，有你说的惩罚。
我推荐你使用memcpy。它适用于所有平台，现在编译器可以很好地优化它（所以你不会得到 memcpy 调用，而是快速的 mov 指令）。
主要问题不是性能或原子性，而是正确性。根据 C 和 C++ 标准，未对齐的访问会调用未定义的行为，因此您不能依赖任何特定的结果。它可能会工作，也可能会崩溃。或者它可能先工作，然后在稍后停止工作。这是您收到的错误消息的本质。如果您知道错误总是对您有用，您可以选择忽略这些错误，但是由于您要求标记此类错误，通过使用相应的编译器开关，您应该努力避免它们是合理的，尤其是如果你不能绝对确定你的代码会永远留在这个平台上。此外，您怎么知道即使在同一平台上它也能始终为您工作？
看你写的，数据好像是同一台机器写的，后面读的，只是线程不同而已。如果是这样，您应该尝试以正确对齐的方式写入数据，即在适当的地方使用填充。通过将数据打包到正确定义的结构而不是非结构化缓冲区中，您可能能够获得编译器的帮助。这也会给你更多的类型安全。
否则你需要担心的不仅仅是对齐问题。例如，您还需要考虑字节顺序。在这种情况下，您可能正在编写一种可能最终位于不同机器上的外部数据记录。您正在寻找一种机器中立的外部数据表示，您可以自己定义它，或者您最好使用为 RPC 发明的几种标准表示之一，它的优点是您可以找到库来进行读写。