c - 未对齐的内存访问

Question

我正在研究 C 中的内存地址，并对这个名为未对齐内存访问的主题感到好奇。

我目前使用的是带有 Linux 内核的 x86 Intel，但本着架构和操作系统不可知论的精神提出这个主题 - 尽管以下内容相当 Linux 和硬件特定:

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当我从/向未对齐的地址读取/写入简单类型时，我没有遇到任何错误。日志中没有消息或任何内容。我也尝试过:

perf top -e alignment-faults
# And with PID
perf top -p NNN -e alignment-faults

但没有点击。

开启 alignment checking作者:

__asm__("pushf\norl $0x40000,(%esp)\npopf");

给出“想要的”结果:

Bus error (core dumped)

(但 perf 中仍然没有消息。)

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我的问题是硬件+操作系统如何处理这个问题以及什么是最佳的。我的想法和问题无处不在，但我会尝试表达一些具体的观点:

1. CPU 是否默认启用对齐检查开启，但内核检测到支持关闭并指示其不检查？
2. 作为内核，至少我在其他硬件上经历过这种情况，由于某些驱动程序试图访问未对齐的内存，可能会出现问题:内核是否在对齐检查模式下运行？或者可能只是代码的某些部分这样做？
3. 由于访问未对齐的内存需要更多的资源；在软件测试阶段启用对齐检查(例如在 assembly 线上)是一个好主意吗？这是否也会使其更加便携？

我对此还有很多疑问，但现在就先到此为止。

Answer 1

尝试给出部分答案。

Does the CPU have alignment checking on by default, but the kernel detects that off is supported and instructs it to do not check?

这取决于架构，甚至在相同的架构上，也可能是未对齐内存上的某些指令可以由硬件处理，而其他指令则不能。

As the kernel, at least I have experienced this on other HW, can get oops due to some driver trying to access unaligned memory: does the kernel run in alignment check-mode? Or is it perhaps only certain parts of the code that does?

硬件不支持的未对齐内存访问会导致陷阱，并且内核具有陷阱/异常的处理程序。 我一直在研究ppc，这种异常将根据指令(从PC获得)进行处理；一些指令被处理并且程序将恢复；其他一些可能会导致程序终止，因为内核无法处理它。其中一个示例是 stwcx 指令，它用于实现比较和交换逻辑。

As access of unaligned memory require more resources; is it a good idea to enable alignment checking, as by for example above assembly line, in a test-phase for software? Would this also make it more portable?

实际上，如果大型项目中有大量遗留代码，这可能不是一个好主意……但对于新代码来说应该是有好处的。