c++ - 读/写部分分配的对齐内存

Question

很多关于访问未分配内存的问题，这显然是未定义的行为。但是下面的极端情况呢。

考虑以下结构，它对齐到 16 个字节，但只占用其中的 8 个字节:

struct alignas(16) A
{
    float data[2]; // the remaining 8 bytes are unallocated
};

现在我们通过 SSE 对齐加载/存储内在函数访问 16 个字节的数据:

__m128 test_load(const A &a)
{
    return _mm_load_ps(a.data);
}

void test_store(A &a, __m128 v)
{
    _mm_store_ps(a.data, v);
}

这也是未定义的行为吗？我应该改用填充吗？

无论如何，由于英特尔内在函数不是标准 C++，访问部分分配但对齐的内存块(不大于对齐的大小)是标准 C++ 中的未定义行为吗？

我同时处理了固有情况和标准 C++ 情况。我对他们两个都很感兴趣。

Answer 1

另见 Is it safe to read past the end of a buffer within the same page on x86 and x64?这个问题的阅读部分基本上是重复的。

根据 ISO C++ 标准，它是 UB，但我认为像这样的只读访问在提供英特尔内在函数(可以自由定义任何额外的他们想要的行为)。它在 asm 中绝对是安全的，但风险在于，优化将 UB 转换为错误编译代码的 C++ 编译器可能会导致问题，如果它们能够证明那里没有任何内容可读的话。在链接的问题上有一些讨论。

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在对象之外写入总是不好的。不要这样做，即使您放回之前阅读的相同垃圾也不行:非原子加载/存储对可能是一个问题，具体取决于您的结构后面有哪些数据。

唯一可以的情况是在一个数组中，您知道接下来会发生什么，并且有未使用的填充。例如使用由 4B 重叠的 16B 存储写出一个 3-float 结构数组。 (没有用于过度对齐的 alignas，因此数组将它们打包在一起而没有填充)。

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3 个 float 的结构比 2 个 float 更好。

对于这个特定示例(2 个 float )，您可以只使用 MOVSD 执行 64 位零扩展加载，并使用 MOVSD 或 MOVLPS 执行 __m128< 的低半部分的 64 位存储.