是否有一个标准宏来检测需要对齐内存访问的架构？

Question

假设类似：

void mask_bytes(unsigned char* dest, unsigned char* src, unsigned char* mask, unsigned int len)
{
  unsigned int i;
  for(i=0; i<len; i++)
  {
     dest[i] = src[i] & mask[i];
  }
}

我可以通过编写类似以下内容在非对齐访问机器（例如x86）上运行得更快：

void mask_bytes(unsigned char* dest, unsigned char* src, unsigned char* mask, unsigned int len)
{
  unsigned int i;
  unsigned int wordlen = len >> 2;
  for(i=0; i<wordlen; i++)
  {
    ((uint32_t*)dest)[i] = ((uint32_t*)src)[i] & ((uint32_t*)mask)[i]; // this raises SIGBUS on SPARC and other archs that require aligned access.
  }
  for(i=wordlen<<2; i<len; i++){
    dest[i] = src[i] & mask[i];
  }
}

但是它需要构建在多种体系结构上，所以我想做类似的事情：

void mask_bytes(unsigned char* dest, unsigned char* src, unsigned char* mask, unsigned int len)
{
  unsigned int i;
  unsigned int wordlen = len >> 2;

#if defined(__ALIGNED2__) || defined(__ALIGNED4__) || defined(__ALIGNED8__)
  // go slow
  for(i=0; i<len; i++)
  {
     dest[i] = src[i] & mask[i];
  }
#else
  // go fast
  for(i=0; i<wordlen; i++)
  {
    // the following line will raise SIGBUS on SPARC and other archs that require aligned access.
    ((uint32_t*)dest)[i] = ((uint32_t*)src)[i] & ((uint32_t*)mask)[i]; 
  }
  for(i=wordlen<<2; i<len; i++){
    dest[i] = src[i] & mask[i];
  }
#endif
}

但我找不到有关编译器的任何好的信息定义的宏（就像我上面假设的__ALIGNED4__）指定对齐或使用预处理器确定目标架构对齐的任何巧妙方法。我可以测试 define (__SVR4) &&定义 (__sun)，但我更喜欢能够在需要对齐内存访问的其他体系结构上正常工作的^_TM。

Answer 1

虽然 x86 默默地修复了未对齐的访问，但这对于性能来说并不是最佳的。通常最好假设某种对齐方式并自行执行修复：

unsigned int const alignment = 8;   /* or 16, or sizeof(long) */

void memcpy(char *dst, char const *src, unsigned int size) {
    if((((intptr_t)dst) % alignment) != (((intptr_t)src) % alignment)) {
        /* no common alignment, copy as bytes or shift around */
    } else {
        if(((intptr_t)dst) % alignment) {
            /* copy bytes at the beginning */
        }
        /* copy words in the middle */
        if(((intptr_t)dst + size) % alignment) {
            /* copy bytes at the end */
        }
    }
}

另外，请查看 SIMD 指令。

Answer 2

标准方法是使用一个配置脚本来运行程序来测试对齐问题。如果测试程序没有崩溃，配置脚本会在生成的配置标头中定义一个宏，以实现更快的实现。默认情况下更安全的实现。

void mask_bytes(unsigned char* dest, unsigned char* src, unsigned char* mask, unsigned int len)
{
  unsigned int i;
  unsigned int wordlen = len >> 2;

#if defined(UNALIGNED)
  // go fast
  for(i=0; i<wordlen; i++)
  {
    // the following line will raise SIGBUS on SPARC and other archs that require aligned access.
    ((uint32_t*)dest)[i] = ((uint32_t*)src)[i] & ((uint32_t*)mask)[i]; 
  }
  for(i=wordlen<<2; i<len; i++){
    dest[i] = src[i] & mask[i];
  }
#else
  // go slow
  for(i=0; i<len; i++)
  {
     dest[i] = src[i] & mask[i];
  }
#endif
}

Answer 3

（我觉得很奇怪，当真正通勤时，你有 src 和 mask。我将 mask_bytes 重命名为 memand。但无论如何......）

另一种选择是使用利用 C 中类型的不同函数。例如：

void memand_bytes(char *dest, char *src1, char *src2, size_t len)
{
    unsigned int i;
    for (i = 0; i < len; i++)
        dest[i] = src1[i] & src2[i];
}

void memand_ints(int *dest, int *src1, int *src2, size_t len)
{
    unsigned int i;
    for (i = 0; i < len; i++)
        dest[i] = src1[i] & src2[i];
}

这样您就可以让程序员决定。