如何使用 posix_memalign 正确对齐 C 中的结构？

Question

我知道关于这个话题有很多问题，但我仍然感到困惑。

我编写了这个简单的程序来帮助我在 C 中可视化内存对齐：

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
struct S{
  int a;    
  short b;
  char c;
};
int main()
{
    struct S *s;
    posix_memalign((void**)&s, 8, 12) == 0 ? printf("allocation successful"):printf("allocation failed");
    printf("\nlocation of struct:\t%p\n", s);
    printf("\nlocation of int:\t%p\nlocation of short:\t%p\nlocation of char:\t%p\n", &(s->a), &(s->b), &(s->c));
    printf("\nsizeof struct: %lu\n", sizeof(s));
    free(s);
    return 0;
}

这很好用，但我对对齐感到困惑。

使用这些参数（对齐=8 字节，大小=12）：

allocation successful
location of struct: 0x205e010

location of int:    0x205e010
location of short:  0x205e014
location of char:   0x205e016

sizeof struct: 8

int 是结构的最大元素，占 4 个字节。我可以在这里看到short 开始于 4 个字节之后，char 开始于 2 个字节之后。为什么short 和char 之间没有另外 2 个字节的填充？

另外，如果我使用 4 字节对齐，为什么分配会失败？既然这是struct 中最大元素的大小，难道不应该工作吗？

allocation failed
location of struct: (nil)

location of int:    (nil)
location of short:  0x4
location of char:   0x6

sizeof struct: 8

Answer 1

char 成员可以在任何字节边界上对齐；永远不需要在 char 成员之前插入填充，即使编译器可以根据需要插入。它的布局方式，结构中只有一个填充字节。如果在short 成员之后有一个间隙，则该结构将有五个字节的填充，这是一种浪费。

posix_memalign() 在您的机器上支持的最小对齐可能是 8。 POSIX 说它可能会失败：

[EINVAL] 对齐参数的值不是sizeof(void *) 的两个倍数的幂。

话虽如此，看起来sizeof(void *) 可能是 4（您打印的地址适合 32 位地址空间）。也许你应该打印errno（和/或strerror(errno)）来看看失败的原因是什么。