Question

#include <stdio.h>
void main(void)
{
    char array[4] = {0, 1, 2, 3};
    float *fpek;
    int i;
    for(i=0;i<4;i++)
    {
        fprintf(stderr,"i = %d ", i);
        fpek = (float *)(&array[i]);
        fprintf(stderr, "fpek = %lx ", (unsigned long) fpek);
        *fpek = (float) i + 10;
        fprintf(stderr, "*fpek = %.2f\n", *fpek);
    }
}

$ cc alignment.c
$ a.out
i = 0 fpek = effff0fc *fpek = 10.00
i = 1 fpek = effff0fd Bus error

上面的代码可以在C编程实践资料中找到。我理解这些陈述本身，但我并没有真正看到作者试图说明的内容。为什么会出现总线错误？

Answer 1

是否对齐，这只是简单的错误：

    fpek = (float *)(&array[i]); // invalid for i>0, questionable for i==0
    fprintf(stderr, "fpek = %lx ", (unsigned long) fpek);
    *fpek = (float) i + 10;

由于array最好是四个字符宽，即使你的系统 - float是4个字节，你也会立即寻址（可能是未对齐的）数据i个字节超出范围分配i>0时的数组。一旦你取消引用该指针，你就会因为错位而导致总线错误，或者你的架构没有对float（和大多数做）的对齐限制你将开始用随后的赋值来踩堆栈变量。

要突出显示作者可能试图解决的错误（该对齐可能很重要），除了引入未定义的行为之外，请考虑这样的事情：

#include <stdlib.h>
#include <stdio.h>

int main()
{
    /* note: defined to hold enough bytes for *two* floats. */
    float *fpek = NULL;
    char array[2*sizeof(*fpek)];
    int i;

    /* fill with incrementing values */
    for (i=0; i<sizeof(array)/sizeof(array[0]);++i)
        array[i] = (i+1);

    // now walk the array, one char at a time,
    //  casting the address of the current element
    //  to a float pointer and try to read/write it.
    fprintf(stderr, "array = %p, size=%lu\n", array, sizeof(array));
    for(i=0;i<sizeof(*fpek);++i)
    {
        fprintf(stderr,"i = %d, ", i);
        fpek = (void*)(array+i);
        fprintf(stderr, "fpek = %p, ", fpek);
        *fpek = i+10;
        fprintf(stderr, "*fpek = %.2f\n", *fpek);
    }

    return 0;
}

无论系统中float的宽度/范围有多宽，这都行不会引入特定于走过char数组末尾的未定义行为。它很可能仍然是总线错误，但至少可以解决超出数组下标的UB。

在Mac Air（英特尔64位CPU）上运行此操作不会产生总线错误：

array = 0x7fff5fbff868, size=8
i = 0, fpek = 0x7fff5fbff868, *fpek = 10.00
i = 1, fpek = 0x7fff5fbff869, *fpek = 11.00
i = 2, fpek = 0x7fff5fbff86a, *fpek = 12.00
i = 3, fpek = 0x7fff5fbff86b, *fpek = 13.00

正如您所看到的，我的平台对于float对齐并不是特别挑剔。您的结果可以（并根据您之前的输出判断，可能将）变化。

注意：(void*)的{{1}}演员可能看起来很奇怪，但这是C，所以我可以侥幸逃脱。我这样做的原因是允许您演示其他浮点类型，看看它们是否有对齐限制。如上所述，您可以将函数顶部的fpek = (void*)(array+i);声明更改为fpek：

double

然后重新运行程序。在我的系统上，这会产生：

double *fpek = NULL;

Answer 2

并非所有系统都可以对内存进行未对齐访问，例如旧摩托罗拉M68000无法做到这一点。发生这种情况时的典型错误是总线错误。这些系统今天变得不常见，现代（而不是那么现代）的编译器应该能够正确处理它。

Answer 3

问题是您创建了一个char数组（分配的内存是4个bites），并指向浮点指针指向数组的开头。你在向指针添加10之后尝试读取（因为指针来自float类型，它以sizeof（float）* 10递增，这已经在数组之外。因此预计会产生错误。

尝试删除此行*fpek = (float) i + 10;。试试吧。

要改变的另一件事可能是fprintf(stderr, "*fpek = %.2f\n", *fpek);到fprintf(stderr, "*fpek = %c\n", *fpek);

请解释这个对齐错误

3 个答案: