C 避免对齐问题

请解释一下，下面的示例到底有什么问题，特别是“这可能导致从不是四的倍数的地址加载 32 位无符号长整型”的部分：

“编译器通常会自然地防止对齐问题 对齐所有数据类型。事实上，对齐问题通常不是 内核开发人员主要关心的问题 gcc 人员必须担心 关于他们。然而，当程序员也玩的时候，问题就出现了 与指针紧密结合并访问环境外部的数据 编译器预期的。

使用更大对齐的重铸指针访问对齐地址 地址会导致对齐问题（无论这对于 特定的架构）。也就是说，这是一个坏消息：

char dog[10];
char *p = &dog[1];
unsigned long l = *(unsigned long *)p;

此示例将指向 char 的指针视为指向无符号的指针 long，这可能会导致 32 位 unsigned long 被加载 不是四的倍数的地址。

如果您在想：“我到底什么时候会这样做？”你是 也许是对的。尽管如此，它已经出现了，并且还会再次出现，所以 小心。现实世界的例子可能并不那么明显。”

虽然我不太明白这个问题，但是可以使用以下代码解决它吗？如果可以，为什么？

char * dog = (char *)malloc(10 * sizeof(char));
char *p = dog +1;
unsigned long l = *(unsigned long*)p;

你引用的这段话完全正确。

大多数时候，您不必担心对齐问题，因为编译器会为您处理它，并且效果很好，除非您做了一些奇怪的事情，以至于成功挫败了编译器保护您的尝试。

你打电话时malloc，没有问题，因为malloc很特别（在几个方面）。除此之外，它“保证返回一个指向与任何类型对象适当对齐的存储的指针”。

但是，是的，如果你努力这样做，你可能会给自己带来麻烦。回到最初的例子，假设我们有

char dog[] = "My dog Spot";
char *p = &dog[0];
unsigned long l = *(unsigned long *)p;

假设数组碰巧在内存中布局如下：

      +---+---+---+---+
100:  |   |   | M | y |
      +---+---+---+---+
104:  |   | d | o | g |
      +---+---+---+---+
108:  |   | S | p | o |
      +---+---+---+---+
112:  | t |\0 |   |   |
      +---+---+---+---+

也就是说，假设数组dog最终到达内存地址 102，该地址不是 4 的倍数。所以指针p也指向地址102，我们尝试访问long int地址 102。（你会注意到我已将其更改为&dog[0]，相对于&dog[1]在最初的例子中，试图让事情变得更清楚。）

所以我们可能期望变量l最终包含 1299783780 或 1679849805 （即 0x4d792064 或 0x6420794d），因为这些是以大端或小端表示解释的前四个字节“My d”的表示。

但由于这是一次未对齐的访问，我们可能不会得到任何一个数字；该程序可能会因“总线错误”之类的问题而崩溃。

如果我们有义务并决心做这种事情，我们可以自己设法进行对齐，如下所示：

char dog[] = "My dog Spot";
char *p = dog;
int al = (intptr_t)p % sizeof(unsigned long);
al = sizeof(unsigned long) - al;
if(al == sizeof(unsigned long)) al = 0;
p += al;
unsigned long l = *(unsigned long *)p;

当然，移动指针后p直到它指向 4 的正确倍数为止，它不再指向“My d”；现在它指向“狗”。

我曾经做过一两次这样的事情，但我真的不能推荐它。