x86-64 上检查指针范围是不是跨越 N 字节对齐地址的最快方法？

Posted 2023-02-16

【中文标题】x86-64 上检查指针范围是不是跨越 N 字节对齐地址的最快方法？

【英文标题】：Fastest method on x86-64 to check if pointer range straddles an N byte aligned address?x86-64 上检查指针范围是否跨越 N 字节对齐地址的最快方法？

【发布时间】：2012-09-04 22:03:26

【问题描述】：

给定一个指向 T 的指针，我想确定 T 是否跨越 N 字节对齐的地址。在实践中，我真的只关心 0-5 字节大小的对象是跨越 8 字节还是 16 字节边界，但我写了这个通用版本：

template<class T, unsigned long N>
bool straddlesBoundary(T* obj)

    unsigned long before = (unsigned long)obj & ~(N-1);
    unsigned long after  = ((unsigned long)obj + sizeof(T) - 1) & ~(N-1);
    return before != after;

基本上，将地址向下舍入到最近的 N 字节对齐地址，然后将指针增量 T 减去 1 的大小（因为在下一个边界右结束的 T 不算作跨接）并向下舍入到最近的 N 字节对齐地址，如果它们匹配，你就知道它不会跨越。

有没有更快的方法来做到这一点？这是我自己编的，不知道有没有标准检查。

编辑：注意，我假设 T 小于 N。

【问题讨论】：

好吧，#define ~(N-1) BA 并相应地替换会有所帮助。

你为什么在乎？您是否测量过程序的性能并发现这是一个瓶颈？

@MikeSeymour N 在编译时是已知的，所以这样做不会为您节省一些计算吗？或者任何编译器都会自动优化它？

@MattPhillips：对不起，“什么？”，我的意思是“你是什么意思？”。 ~(N-1) 不是有效的宏名称，即使是，用未定义的名称替换它只会使编译失败。如果您的意思是将出现的~(N-1) 替换为BA，然后添加#define BA ~(N-1) 以使预处理器撤消更改，那么您将在预处理后得到相同的代码。无论如何，~(N-1) 与N 一样是编译时常量，因此无需尝试优化该计算。

@MikeSeymour Doh！！大声笑是的，那只是一个错字。不要经常使用#defines。我的意思是在编译时将~(N-1) 替换为BA。您的其他意见已得到适当记录。

【参考方案1】：

你可以这样做：

unsigned long offset = (unsigned long)obj & (N-1);
return offset > N - sizeof(T);

（与您一样，此代码仅在 N 是 2 的幂时才有效。）

【讨论】：

哦，呵呵。这绝对更好:) 我会等一会儿检查是否接受，看看是否有其他答案进来......

@JosephGarvin：如果您可以使用 std::uintptr_t from <cstdint>，您应该使用它。

现在我再看一遍，我认为它不正确。 'offset' 将是一个大指针地址，只有一些底部位清零。我想你的意思是“offset = obj - ((unsigned long)obj & ~(N-1))”？那还是去掉“~”？

@AntoineMathys: true，但前提是 N 是编译时常量。