什么是临时错位

What is a misaligned temporary?

本文关键字：错位 什么      更新时间：2023-10-16

当谈到const T&时，这个答案提到它可能会因为"临时性不一致"而变慢。什么是未对齐的临时性，我在代码中会在哪里遇到它？

答案是：

由于临时性不一致和间接成本，const T&的获取速度可能较慢。

然后两条评论：

即使没有由于错位而导致的性能损失，引用被实现为指针这一事实也需要将值存储在主存储器中，主存储器的速度可能比通过寄存器慢一个(一级缓存(到十个(页面故障(数量级。

这并不能解释什么是未对齐的临时地址。指针可以指向未对齐的地址，但这不能解释什么为未对齐的暂时地址。下一条注释未处理：

为什么临时仓库会不对齐？除非您偏离了未定义的行为，否则C++中的所有对象都是按定义对齐的。

在严格的C++中，任何对象都不能错位[basic.align]/1:

对象类型具有对齐要求(〔basic.basic〕，〔basic.compound〕(，这些要求对可以分配该类型对象的地址进行了限制。

因此，无论是否临时，对象都不能错位。也就是说，未对齐的对象在低级别代码中使用，但此类代码涉及非标准c++代码(例如，请参阅Linux内核doc/unlined memory access.txt(。您可以尝试通过以下方式将未对齐(不存在(的对象传递给函数：

void f(const int& x);
void g(long x){
f(*reinterpret_cast<const int*>(reinterpret_cast<const unsigned char*>(&x)+1));
}

在这样一个会导致未定义行为的代码中，编码器清楚地向我们表明他没有遵循标准，传递给f的int对象不存在。所以我们在另一个领域，也许在这个领域可以将这个int对象称为临时对象。事实上确实存在这样的代码。

关于缓存未命中的第一个注释需要了解调用约定(如何在程序集级别传递参数(才能被理解。在所有ABI上，引用都是通过指向被引用对象的指针传递的。因此，引用的对象必须复制到内存中。最初存在于寄存器中的g的奇偶校验器x将被复制到将被传递给f的存储器位置处的存储器中。以下是gcc生产的g的AMD64汇编代码：

//the argument x of g is in register rdi.
g(long):
sub     rsp, 24
mov     QWORD PTR [rsp+8], rdi  //x is copied on to the stack
lea     rdi, [rsp+9]  //the misaligned pointer is stored in
//the first argument of f
call    f(int const&)
add     rsp, 24
ret

传递给f的参数存在于内存中，当后者的值将被访问时，该访问可能会产生缓存未命中，并且可能会产生比正确对齐时更多的缓存未命中(因为int对象可能分布在两条缓存线上((请参阅rsp+9(。因此，如果对象本来可以在寄存器上传递，则通过引用传递参数不是最佳的(也就是说，如果对象是普通的可复制对象，并且足够小——在窗口x86_64上为8字节，对于x86_64的Sys V abi为16字节(。如果物体错位，这是最糟糕的。

下面是当f按值取其参数时生成的更好的代码：

void f(int x);
void g(long x){
f(*reinterpret_cast<const int*>(reinterpret_cast<const unsigned char*>(&x)+1));
}

生成的组件是完美的：

g(long):
sal     rdi, 24   //no memory access just a right shift right and left shift
sar     rdi, 32
jmp     f(int)    //tail call a ret from f will jump directly
//to g caller!

没有理由期望临时工失调。由于间接性，对引用效率低于值的担忧是有效的，也许偶尔你甚至会发现对未对齐值的引用，但未对齐的临时引用是极不可能的。

注意：在这个问题发布之前，在网络上搜索"c++"错位临时"只有一个结果，这导致了404错误页面。

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