arrays - 为什么在使用指针访问未对齐的 uint16 数组时抛出 "alignment exception"而在使用下标访问数组时不抛出？

Question

我将使用以下代码来解释我的问题:

typedef struct __attribute__((packed))
{
    uint8_t  var;
    uint16_t array[3];
}struct_t;

uint8_t frame[] = {0x01, 0x23, 0x45, 0x67, 0x89, 0xAB, 0xCD};

volatile struct_t *ptr = NULL;
volatile uint16_t *u16ptr = NULL;
volatile uint16_t a;
volatile uint16_t b;

//******************************************************************************************
int main(int argc, char** argv)
{
    ptr = (struct_t*)frame;
    u16ptr = ptr->array;

    a = ptr->array[0]; // <---- NO Memory Access Exception here 
    b = *u16ptr;       // <---- Memory Access Exception here!
}

在那段代码中，我强制 array是内存未对齐的内存访问异常。

所以我的问题是， 为什么在通过指针访问未对齐的 uint16 数组时抛出“对齐异常”，而不是在使用数组下标访问数组时抛出？

到目前为止，我发现的所有资源都没有解释为什么会出现这两条线 a = ptr->array[0];和 b = *u16ptr;正在访问完全相同的未对齐内存。

有人可以解释或指出正确的方向吗？

Answer 1

尝试从未对齐的地址读取 16 位值将在某些架构上陷入困境。尽管标准定义了 x[y] 的行为相当于 *((x)+(y)) ，这将导致数组被分解为一个指针，然后从该地址获取一个值(如果地址未对齐则捕获)，clang 和 gcc 都处理 structOrUnion.memberArray[index]作为标识 structOrUnion 成员的一部分的左值，与分解 structOrUnion.memberArray 的表达式相反到一个指针，忘记指针来自哪里，然后索引它。

如果[]运算符直接在未对齐的数组上使用，该数组是“打包”结构的成员，或联合、clang 和 gcc 的任何 aarray 类型成员将执行访问相关存储所需的操作。然而，如果这样的数组被分解为一个指针，clang 和 gcc 都不会可靠地允许它用于访问其类型的对象。