12

При компиляции такого кода для ARM

char* c = 0;
int* p = reinterpret_cast<int*>(c);

GCC выводит предупреждение

cast from ‘char*’ to ‘int*’ increases required alignment of target type

Какими последствиями чревато подобное применение reinterpret_cast для типов с разными требованиями по выравниванию? Почему такое предупреждение возникает не на всех платформах? О чём вообще это, нужно ли как-то исправлять?

https://godbolt.org/g/VGDK3w

По ссылке выше вы увидете попытку компиляции такого кода для процессоров x86_64 и ARM. Несмотря на одинаковые флаги компилятора, результат получился разным.

19
  • int - это signed. char - это unsigned. И.е. int может иметь отрицательную знаковую часть. Это предупреждение, чтобы программист помнил это. 14 июл 2018 в 16:02
  • 2
    Это чревато исключением (на уровне аппаратуры -- exception) при доступу по указателю p (впрочем, зависит от архитектуры). Вообще это означает, что данные к которым вы обращаетесь могут находится по адресу не кратном размеру адресуемого элемента данных
    – avp
    14 июл 2018 в 16:03
  • @MrBin, знаковый char приводит к аналогичному предупреждению - godbolt.org/g/kaEvR5
    – mymedia
    14 июл 2018 в 16:04
  • Ну, я обозначил самою очевидную вещь. Есть ещё переполнение и смеси всего. И это без особенностей платформ. 14 июл 2018 в 16:08
  • 2
    @MrBin, вы не правы. Речь о выравнивании данных в памяти
    – avp
    14 июл 2018 в 16:09

1 ответ 1

13

Поведение reinterpret_cast в этом случае зависит от платформы. Начиная с С++11 поведение такого преобразования определяется как

int* p = static_cast<int *>(static_cast<void *>(c));

и результат будет зависеть от поведения внешнего static_cast. Поведение static_cast из void * в объектный указательный тип является неспецифицированным, если исходный void * адрес не удовлетворяет требованиям выравнивания целевого типа.

  • На одной платформе приведение типа от указателя с более расслабленными требованиями выравнивания к указателю с более строгими требованиями выравнивания может привести к потере оригинального адресного значения, т.е. компилятор и/или аппаратура насильно выравняют указатель.

  • На другой платформе адресное значение указателя сохранится, но при попытке доступа через невыровненный указатель программа будет аварийно остановлена.

  • На третьей платформе адресное значение указателя сохранится, но при доступе через невыровненный указатель такой доступ будет производиться успешно, но менее эффективно.

  • На четвертой платформе не будет вообще никаких негативных последствий.

Предупреждение о выравнивании данных может либо говорить том, что подобные проблемы могут иметь место на вашей платформе, либо просто являться педантичным "предупреждением портабельности", т.е. говорить том, ваш код может вести себя по-другому на других платформах.

6
  • Насколько мне известно, reinterpret_cast не вызывает каких-либо преобразований времени выполнения, это чисто для компилятора. А вот второй случай уже интереснее, как бы такое падение воспроизвести?
    – mymedia
    14 июл 2018 в 16:24
  • 1
    @mymedia: В спецификации reinterpret_cast не сказано, что он "не вызывает каких-либо преобразований времени выполнения, это чисто для компилятора". Как раз наоборот, там сказано, что круговое преобразование T* -> U* -> T* не гарантирует сохранения исходного значения указателя, если тип U имеет более строгие требования выравнивания. Это именно задел на возможность потери значения в таких ситуациях. А "преобразования" могут быть жестко заложены в аппаратуру. 14 июл 2018 в 16:27
  • 1
    @mymedia: Падения во втором случае будут воспроизводиться на платформах с жесткими требованиями выравнивания, типа Solaris. При доступе сразу получите Bus Error. 14 июл 2018 в 16:28
  • 2
    @mymedia, найдите код, который компилятор векторизует (это не так сложно, можно сумму простую сделать и поизучать код). Потом переделайте его так, чтобы получился массив с невыровненными int. Таким образом получите исключение даже на x86.
    – ixSci
    14 июл 2018 в 16:34
  • Доступ по невыровненному указателю называется "unaligned access". Из широко распространённых процессоров невозможностью unaligned access страдали ARM7, ARM9 - при попытке чтения 32-битного значения по адресу, некратному четырём, случался exception. Более новые ARM'ы (Cortex -A, -M, -R) в этом случае корректно читают значение (правда, при этом производится пара обращений к памяти вместо одного) 14 июл 2018 в 19:24

Ваш ответ

By clicking “Отправить ответ”, you agree to our terms of service and acknowledge that you have read and understand our privacy policy and code of conduct.

Всё ещё ищете ответ? Посмотрите другие вопросы с метками или задайте свой вопрос.