C 中访问不对齐的数据有什么优雅的方案？

[iqoo]

例如从数据流当前位置读取一个 u64 ，内存大概率是不对齐的，一般做法是用 memcpy 把数据复制到变量上。

但有些 CPU 允许访问不对齐的内存，只是效率较低。如果程序只运行在这类 CPU 上，并且该变量读取次数极少（可能就读取一次），那么直接用指针类型转换代替 memcpy ，少一行复制代码，是不是更简洁一些？

至于运行效率，用 memcpy 复制 u64 编译时会自动展开。但内存对齐不可知的访问，编译时是否也会自动展开？如果是的话，最终效率应该都一样。

[wudicgi]

如果字节序和本机字节序一样的话，用 memcpy() 就挺好
要是还要转换字节序的话，写个函数按字节读取再位运算合并成 uint64_t 数值也挺好，看着很清晰

优先考虑优雅的话，效率就往后放放

[HaroldFinchNYC]

define "优雅"

[xuanbg]

为什么不对齐呢？都 2023 年了，还缺这么点内存？

[leonshaw]

用位运算

[duke807]

参考 linux 内核代码，用 put_unaligned 和 get_unaligned 函数

我自己经常把 linux 代码搬到 mcu 用，看这个文件最后面：
https://github.com/dukelec/cdnet/blob/master/utils/cd_utils.h

使用举例：
https://github.com/dukelec/msgpackel/blob/master/msgpackel_c/msgpackel.c

[favourstreet]

我建议直接用对应数据类型的指针，别管其他的。怎么解引用没对齐的指针那是编译器的问题，只有给我实现了 c 语言标准定义的行为，编译器爱怎么优化怎么优化。

[wudicgi]

@favourstreet 这个还真不是编译器能完全负责的，如果所有地址都视为未对齐的，生成机器码的效率会非常低
其实一般只有处理外来的数据流时可能会遇到这种情况，特殊处理一下就好了

[leonshaw]

@favourstreet 不对齐的指针是 UB

[duke807]

@favourstreet
no no no ，在不支持非对齐访问的 cpu 上，你这样搞 cpu 会进异常的

[icyalala]

在支持非对齐内存访问的架构上，无论用 memcpy 还是自己按字节复制，
大部分编译器都会直接优化成 mov 之类的单个指令：
https://godbolt.org/z/355GzW1eb (clang/x64)
https://godbolt.org/z/ahhbWrGGb (gcc/x64)
https://godbolt.org/z/97bav5YMz (clang/arm64)

在不支持的架构上，memcpy 有的会转为一次函数调用 call memcpy ，有的会展开：
https://godbolt.org/z/3TxG7eonY (clang/arm32) 展开了
https://godbolt.org/z/hafqdcqTr (gcc/arm32) 没展开

所以如果你实际 benchmark 下来 call memcpy 性能比较差，那直接都按字节复制就行

[favourstreet]

@wudicgi
@duke807
@duke807
对不起我看了一下还真是 UB ，让各位大佬见笑了

[DeltaC]

“用指针类型转换代替 memcpy ”，可能违反 strict aliasing rule ，用的时候要注意。
这里不止存在 unaligned access 问题，你还进行了 type punning 。
符合标准的 type punning 方式有 4 个：1.符合 strict aliasing rule 的指针访问 2.union 3.memcpy 4.std::bit_cast