为什么-Wcast-align没有警告在x86上从char *转换为int *？

Question

我知道gcc有一个选项-Wcast-align，只要指针被强制转换就会发出警告，以便增加目标所需的对齐。

这是我的计划：

char data[10];
int ptr = *((int *)data);

在我的机器上，数据的对齐要求为1，而ptr为8。

为什么我没有收到警告？

可能是因为我正在为x86编译吗？

Answer 1

在为这些系统使用标准ABI时，编译Linux i386或x86-64时，永远不会发出警告。让我解释一下为什么会这样。

首先，让我们看一下gcc's documentation对-Wcast-align所说的内容：

  

每当指针被投射时发出警告，以便所需的对齐方式   目标增加了。例如，警告char *是否转换为   int *在整数只能以两个或两个访问的机器上   四字节边界。

使用通用指令时，英特尔架构不需要对齐整数。引自Intel's Basic Architecture manual，第4.1.1章字对齐，双字，四字和双四字：

  

单词，双字和四字不需要在内存中对齐   在自然界限上。单词的自然界限，双字，   和四字是偶数地址，地址可以被整除   四分之一，地址可分别被8整除。   但是，要提高程序，数据结构的性能   （特别是堆栈）应该在自然边界上对齐   可能的。

因此，尽管强烈建议，但并非绝对必要。但是，该规则有一个例外，您可能已经考虑过这个规则。 EFLAGS寄存器的第18位称为＆＃34;对齐检查＆＃34;比特，CR0寄存器的第18位称为＆＃34;对齐掩码＆＃34;旗。当它们都设置为1时，任何存储器访问未在其自然边界处对齐的数据＆＃34; （因此，单词为2个字节，双字为4个字节，依此类推）会导致#AC，对齐检查异常。如果您想了解更多相关信息，请查看Intel System Programming Guide。

但是，System V ABI for i386和System V ABI for x86-64都没有指定EFLAGS中的对齐标记已设置。实际上，i386 ABI在第29页第3-3章机器接口中注意到以下内容：

  

Intel386架构不需要所有数据访问   正确对齐。 （...）因此，任意数据访问，例如   指针取消引用或引用参数，可能会也可能不会   正确对齐。访问未对齐的数据将慢于   访问正确对齐的数据，但没有区别。

虽然它也建议：

  

编译器应该使用适当的方式分配独立的数据对象   对准。

GCC始终知道它编译代码的平台的ABI，并且 - 在x86 / 64的情况下 - 知道允许未对齐数据访问的事实。这就是为什么这样的代码会编译而没有关于对齐的警告（让我们忘记以下示例中的严格别名规则）：

int main(void)
{
    char foo[] = "foobar";
    int bar = *(int*)(foo + 1);
    return 0;
}

如果您尝试使用ARM的gcc工具链编译此代码，您将收到警告：

daniel@Jurij:/tmp$ arm-linux-gnueabi-gcc -Wcast-align align.c 
align.c: In function 'main':
align.c:4:13: warning: cast increases required alignment of target type [-Wcast-align]
  int bar = *(int*)(foo + 1);

这是因为ARM中通常最好避免使用未对齐访问。我不是ARM专家，所以我真的不能再说些什么了。

另外，请注意我写的大部分内容都不适用于SSE / AVX。