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

Question

我知道gcc有一个选项-Wcast-align，它在投射指针时发出警告，从而增加了目标的所需对齐方式。

这是我的程序：

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

在我的机器上，数据的对齐要求是1，而ptr是8。

为什么我没有收到警告？

可能是因为我正在为x86编译它吗？

Answer 1

Update 2020-05-10：从GCC 8开始，编译器支持选项-Wcast-align=strict，即使在通常允许未对齐内存访问的目标上，该选项也将发出警告。启用它可能是一个好主意：the compiler is free to optimise code with the assumption that the pointers are aligned, even on targets that would otherwise not care。

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

首先，让我们看看gcc's documentation对-Wcast-align的评价：

警告，只要强制转换指针，以使所需的对齐方式目标提高了。例如，警告是否将char *强制转换为在只能以2或2访问整数的机器上为int *四字节边界。

使用通用指令时，英特尔架构不需要整数对齐。引自Intel's Basic Architecture manual，第4.1.1章单词，双字，四字和双四字的对齐：

单词，双字和四字不需要在内存中对齐在自然边界上。字，双字，和quadwords是偶数地址，地址可以被整除分别为四和三。但是，为了提高程序的性能，数据结构（尤其是堆栈）在任何时候都应在自然边界上对齐可能。

因此，虽然强烈建议对齐，但并非绝对必要。但是，您可能已经想到了该规则的一个例外。 EFLAGS寄存器的位18被称为“对齐检查”位，CR0寄存器的位18被称为“对齐掩码”标志。当它们都设置为1时，任何内存访问未在其“自然边界”处对齐的数据（因此，单词2字节，双字4字节，依此类推）将导致#AC，Alignment检查例外。如果您想了解更多有关此的信息，请查看Intel System Programming Guide。

但是，System V ABI for i386和System V ABI for x86-64均未指定EFLAGS中的对齐标记已设置。实际上，i386 ABI在第29页第3-3章[Machine Interface：

中指出以下内容：

Intel386体系结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，可能会或可能不会正确对齐。访问未对齐的数据将比访问正确对齐的数据，但是没有区别。

尽管它也建议：

编译器应分配具有适当属性的独立数据对象对齐。

GCC始终知道为其编译代码的平台的ABI，并且-在x86 / 64的情况下-知道允许不对齐的数据访问的事实。这就是为什么这样的代码在编译时不会发出关于对齐的警告（在以下示例中，请不要考虑严格的别名规则）：

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

如果尝试使用gcc工具链为ARM编译此代码，则会收到警告：

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);

这是因为在ARM中通常最好避免未对齐的访问。我不是ARM专家，所以我实在无话可说。

此外，请注意，我写的大部分内容都不适用于SSE / AVX。