联合中的C对齐

Question

在K＆R C编程代码中，给出了以下代码

typedef long Align;     /* for alignment to long boundary */

union header {          /* block header: */
    struct {
        union header *ptr;     /* next block if on free list */
        unsigned size;         /* size of this block */
    } s;
    Align x;            /* force alignment of blocks */
};

typedef union header Header;

然后它继续说“从未使用Align字段;它只是强制每个标题在最坏情况边界上对齐”。 我已多次阅读该文本但仍不明白为什么需要长时间进行对齐。 SIZE是一个int，PTR是4个字节，所以它不应该对齐吗？ 为什么要使用long，而不是int？ 谢谢。

Answer 1

那是一本非常古老的书。 当时许多机器上的指针只有16位，而长为32位，因此联合强制对齐为32位。

正如@Deduplicator指出的那样，仍有许多嵌入式系统使用16位指针。

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编辑以回应评论：对齐的主题相当广泛且充满细微差别。 为了简单起见，下面的讨论做出了这些假设

• 指针是16位
• int是16位
• long是32位
• 处理器具有严格的对齐要求，即16位值只能在2字节边界上访问，32位值只能在4字节边界上访问。

以下结构将占用32位

struct header {
    struct header *ptr;     
    unsigned size;         
};

但是，结构中的字段仍然是16位。 因此，对齐要求仍然只有16位。 因此，例如，将结构放置在地址0xAA02将完全有效，因为ptr将位于对齐的地址（0xAA02），并且size也将位于对齐的地址（0xAA04）。

但是，地址0xAA02没有为并集适当地对齐，因为并集的x字段需要32位对齐。 因此，将结构放入与x的并x强制编译器将结构放在4字节边界上，否则它可以放在2字节边界上。