抛出对齐类型时出现Clang运行时错误。编译器错误？

Question

我有一个用__attribute__((aligned(16)))声明的类型。在x86_64上的OS X上使用clang构建时，当尝试throw包含此类型的值时，以下代码会导致GP错误。由于编译器生成的128位move指令必须在16字节边界上对齐，但地址未正确对齐，因此会发生该错误。

下面是一个重现问题的程序：

#include <stdint.h>
#include <stdio.h>

struct __attribute__((aligned(16))) int128 {
    uint64_t w[2];
};

int main()
{
    try {
        int128 x;
        throw x;
    } catch (int128 &e) {
        printf("%p %lu\n", &e, sizeof(e));
    }
}

以及故障位置标记为->的反汇编

a.out`main:
    0x100000db0 <+0>:   pushq  %rbp
    0x100000db1 <+1>:   movq   %rsp, %rbp
    0x100000db4 <+4>:   subq   $0x40, %rsp
    0x100000db8 <+8>:   movl   $0x10, %eax
    0x100000dbd <+13>:  movl   %eax, %edi
    0x100000dbf <+15>:  callq  0x100000e8c               ; symbol stub for: __cxa_allocate_exception
    0x100000dc4 <+20>:  movaps -0x10(%rbp), %xmm0
->  0x100000dc8 <+24>:  movaps %xmm0, (%rax)
    0x100000dcb <+27>:  movq   0x23e(%rip), %rsi         ; (void *)0x0000000100001058
    0x100000dd2 <+34>:  xorl   %ecx, %ecx
    0x100000dd4 <+36>:  movl   %ecx, %edx
    0x100000dd6 <+38>:  movq   %rax, %rdi
    0x100000dd9 <+41>:  callq  0x100000e9e               ; symbol stub for: __cxa_throw

当前寄存器：

(lldb) register read rax
       rax = 0x0000000100905b08

看起来发生的情况是__cxa_allocate_exception函数不知道它正在为其分配存储的类型的对齐要求。在我的系统上，它碰巧分配的地址以8结尾，因此不是16字节对齐的。当movaps指令试图将数据移动到该内存位置时，由于未对齐的访问而发生故障。

编译器信息(来自Xcode6.3.2的clang)：

$ clang --version
Apple LLVM version 6.1.0 (clang-602.0.53) (based on LLVM 3.6.0svn)
Target: x86_64-apple-darwin14.3.0
Thread model: posix

这是一个编译器错误吗？有什么办法可以解决这个问题呢？

更新:我已经将这个提交给了LLVM数据库：https://llvm.org/bugs/show_bug.cgi?id=23868

Answer 1

再深入一点，似乎__cxa_allocate_exception从来没有被定义为理解对齐(对于Clang或GCC)，所以抛出对齐的对象基本上属于UB (嗯，对齐是一个编译器特定的扩展……)。它似乎保证的唯一对齐方式是8个字节，因为这是任何内置类型(double)所需的最大对齐方式。

我能想到的最简单的解决方法就是在throw中使用未对齐的类型

struct unaligned_int128 {
    uint64_t w[2];
    unaligned_int128(const int128 &x) { w[0] = x.w[0]; w[1] = x.w[1]; }
};

int main()
{
    try {
        int128 x;
        throw unaligned_int128(x);
    } catch (unaligned_int128 &e) {
        printf("%p %lu\n", &e, sizeof(e));
    }
}

Answer 2

根据跟踪这个问题的LLVM bug，__cxa_allocation_exception使用的对齐的内部定义已经更新，以匹配假设“最大有用的对齐”的GCC。

Clang和libunwind unwind.h标头状态：

Itanium ABI要求_Unwind_Exception对象“双字对齐”。GCC将此解释为“对目标使用最大有用的对齐”；我们也是如此。

https://bugs.llvm.org/show_bug.cgi?id=23868

因此，从技术上讲，这是一个ABI问题，已经由clang和gcc通过一个更宽松的实现解决了。