如何解決 C 中的指針轉換以避免未對齊的 memory 訪問？

Question

我最近了解到，指針轉換可能會觸發未對齊的 memory 訪問，例如在

void test_func(uint8_t *data) {
        /*The rest of the code removed for clarity*/
    uint32_t value = *((uint32_t *) data);
}

但是，如果我真的需要轉換指針，我該如何解決呢？ 在上面的示例中，如果我必須以uint32_t訪問data但仍想避免未對齊的 memory 訪問，該怎么辦？

Answer 1

如何解決指針轉換...以避免未對齊的 memory 訪問？

使用memcpy(&value, data, sizeof value); 傳輸數據而不是*((uint32_t *) data) 。 一個好的編譯器會發出高效的代碼。

uint8_t data[4] = { 1,2,3,4};
uint32_t value;
memcpy(&value, data, sizeof value);

...或確保uint8_t value[]與union對齊，通過*alloc() alignas

union {
  uint8_t data[4];
  uint32_t d32;
} x;
...  
test_func(x.data) {

#include <stdalign.h>
alignas(uint32_t) uint8_t data[4] = { 1,2,3,4};
test_func(data);

uint8_t *data = malloc(sizeof *data * 4);
...
test_func(data);
free(data);

Answer 2

如何解決 C 中的指針轉換以避免未對齊的 memory 訪問？

您不能（例如，在 x86-64 上未對齊的 memory 訪問是可能的，但速度很慢；在Arduino -s 上也可能出現這種情況）。

另請參見 C11 的_Alignas和_Alignof運算符。

在許多實現中，可以從intptr_t來回轉換指針，然后您可以玩按位技巧。

在上面的示例中，如果我必須以uint32_t訪問data但仍想避免未對齊的 memory 訪問，該怎么辦？

您需要確保test_func的調用者傳遞了一個對齊良好的指針。

Frama-C 、 Clang static 分析器之類的工具可以幫助您，或者也許在 spring 2021 結束時， Bismon

您可以#include <assert.h>並添加，作為test_func的第一條語句： assert((intptr_t)data % sizeof(uint32_t) == 0); ; 參見例如assert(3) 。