指示未对齐地访问Clang以实现ARM兼容性

我通过将文件映射到内存并通过C结构定义访问它来解析文件格式。文件格式使用压缩结构，因此我不能保证字段将与单词边界对齐

解析工作得很好，不幸的是，在某些情况下，优化器可能会造成严重破坏。特别是，在为armv7编译时，有些加载指令需要单词对齐，有些则不需要。考虑这个片段：

#define PACKED __attribute__((packed))

typedef struct PACKED _Box_mvhd {
    union {
        struct {
            int32_t creation_time;
            int32_t modification_time;
            int32_t time_scale;
            int32_t duration;
            ...
        } v0;
    } data;
} Box_mvhd;

Container mvhd = find_single_box(&moov, 'mvhd');
if (mvhd.boxStart) {
    Box_mvhd *mvhdBox = mvhd.mvhd;
    if (0 == mvhdBox.box.version) {
        uint32_t ts = ntohl(mvhdBox->data.v0.time_scale);
        uint32_t dur = ntohl(mvhdBox->data.v0.duration);
        ...
    }
}

在

-O0

（调试）中，最里面的块作为以下程序集发出，该程序集工作正常：

ldr r1, [r0, #24]
ldr r2, [r0, #20]

然而，在

-O2

中，编译器意识到这些字段是相邻的，并生成此程序集：

ldrdeq  r2, r3, [r0, #20]

不幸的是，

LDRD

总是会产生对齐故障（根据规范和实践）。因此，我需要一种方法来有效地通知编译器这个问题。理想情况下，这可以通过结构上的属性来完成。这也有可能是编译器或ARM后端的一个bug，但我会让他们放心

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我正在使用针对iPhone的armv7的Xcode 4.2（clang 3.0）进行编译。

问题不是结构的字段没有所需的对齐方式，而是您正在向结构的指针强制转换任意指针，而您正在强制转换的指针没有所需的结构对齐方式。严格地说，这是未定义的行为

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相反，

memcpy

将数据从源缓冲区传输到结构

memcpy

速度很快，并且保证可以处理您向它抛出的任何对齐方式。

实际上，指向压缩结构的未对齐指针是完全正确的。但您需要确保编译期间正确设置了

-mcpu

和

-march

参数。一些ARM CPU支持未对齐的

ldrd

，而另一些则不支持

是的，未对齐访问是非标准的，是编译器扩展，但它是完全安全的，除非您意外地将指向压缩结构成员的指针传递给另一个函数

这里的问题似乎是联合内部的结构没有声明为打包。可以使用

alignof

操作符验证结构成员的对齐方式。它类似于

sizeof

操作符。如果

alignof

操作符告诉您，结构及其成员的对齐方式是

1

，并且gcc仍然使用

ldrd

发出代码，那么您要么面临编译器错误，要么命令行选项错误

还要注意的是，

-O0

的代码一开始可能是错误的！（除非您的目标arm体系结构支持未对齐的

ldr

）。使用packed属性将结构成员的对齐方式重置为1，这意味着clang应该发出八条

ldrb

指令，而不是两条

ldr

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是的，正如其他人已经告诉过您的那样，从纯C访问未对齐数据的唯一安全和可移植的方法是使用

memcpy

摆脱压缩结构，编写适当的解析器，而不需要任何编译器扩展，也不必冒犯难以发现的错误的风险（比如将未对齐的指针传递给函数）。事实上，我很困惑您的代码是如何出错的，因为结构是正确对齐的，不需要填充。指针本身是否未对齐？如果是这样，您只需将数据

memcpy

放入一个正确对齐的缓冲区，从那里访问它，并删除packing属性。clang为

alignof（Box\u mvhd）

提供了什么？（如果clang本机不支持

alignof（）

，您可以使用类似

#define alignof（t）offsetof（struct{char c；t x；}，x）

）@R.：他的代码出错，因为他正在将未对齐的指针投射到

Box\u mvhd*

，然后访问这些字段。如果不清楚，很抱歉，但是mvhdBox本身未对齐，因为它可能发生在文件中的任意偏移量处。然后不要就地访问它。首先，将

memcpy

从原始

无符号字符[]

文件缓冲区转换为

Box\u mvhd

类型的真实（因此正确对齐）对象。谢谢，这确实有效，这是我们的修复方法。如果一般情况下可以避免复制，那就太好了，因为文件中的某些框可能非常大（虽然在本例中不是这样）。如果框大小可变，则可能不需要复制整个内容，只需复制固定大小的标题。如果剩余的数据是字节数据，那么在适当的位置访问它不会有问题。如果它是更大的类型，你可以制作一些宏来读取它，或者只需粘贴你正在做的拷贝，如果不是太坏的话。@ MJR：如果你需要在大的任意对齐的缓冲区上做一些处理，考虑使用内含子通过内嵌-氖加载/存储可以处理任意的对齐。@ MJR，这取决于你是如何得到数据的，如果您从文件/管道/套接字或类似文件中读取数据，则可以对齐读取数据的缓冲区，使其已与结构正确对齐。更新：使用

-march=armv7

，clang 3.3在访问

data.v0.duration

时生成大量ldrb指令。GCC更聪明，使用了

ldr

，因为armv7支持取消对齐

ldr

。我根本不需要改变结构的倾斜！您可以尝试向所有结构成员添加压缩属性。我相信，您显然遇到了llvm错误，除非您的选项是错误的。