为什么最终指针要与 int 的大小对齐？

Question

这是正在考虑的代码：

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

char buffer[512];
int pos;
int posf;
int i;
struct timeval *tv;

int main(int argc, char **argv)
{
    pos = 0;
    for (i = 0; i < 512; i++) buffer[i] = 0;
    for (i = 0; i < 4; i++)
    {
        printf("pos = %d\n", pos);
        *(int *)(buffer + pos + 4) = 0x12345678;
        pos += 9;
    }

    for (i = 0; i < 9 * 4; i++)
    {
        printf(" %02X", (int)(unsigned char)*(buffer + i));
        if ((i % 9) == 8) printf("\n");
    }
    printf("\n");

    // ---  

    pos = 0;
    for (i = 0; i < 512; i++) buffer[i] = 0;
    *(int *)(buffer + 4) = 0x12345678;
    *(int *)(buffer + 9 + 4) = 0x12345678;
    *(int *)(buffer + 18 + 4) = 0x12345678;
    *(int *)(buffer + 27 + 4) = 0x12345678;

    for (i = 0; i < 9 * 4; i++)
    {
        printf(" %02X", (int)(unsigned char)*(buffer + i));
        if ((i % 9) == 8) printf("\n");
    }
    printf("\n");

    return 0;
}

代码的输出是

pos = 0
pos = 9
pos = 18
pos = 27
 00 00 00 00 78 56 34 12 00
 00 00 00 78 56 34 12 00 00
 00 00 78 56 34 12 00 00 00
 00 78 56 34 12 00 00 00 00

 00 00 00 00 78 56 34 12 00
 00 00 00 00 78 56 34 12 00
 00 00 00 00 78 56 34 12 00
 00 00 00 00 78 56 34 12 00

我不明白为什么

*(int *)(buffer + pos + 4) = 0x12345678;

被放入与 int 大小（4 字节）对齐的地址中。我希望在执行此命令期间执行以下操作：

指向缓冲区的指针，即char*，增加pos的值（0、9、18、27），然后增加4。结果指针为char* 指向 char 数组索引 [pos + 4];
char* 括号中的指针被转换为 int*，导致指针在 base 位置 [=21] 处寻址 4 字节大小的整数=] 和整数数组索引 [0];
结果 int* 位置以字节 78 56 34 12 的顺序存储（小端系统）。

相反，我看到括号中的指针与 int（4 字节）的大小对齐，但是使用常量的直接寻址（参见第二段代码）按预期正常工作。

目标 CPU 是 i.MX287 (ARM9);
目标操作系统是 OpenWrt Linux [...] 3.18.29 #431 Fri Feb 11 15:57:31 2022 armv5tejl GNU/Linux;
在Linux [...] 4.15.0-142-generic #146~16.04.1-Ubuntu SMP Tue Apr 13 09:27:15 UTC 2021 x86_64 x86_64 x86_64 GNU/Linux上编译，安装在虚拟机中；
GCC 编译器版本 gcc (Ubuntu 5.4.0-6ubuntu1~16.04.12) 5.4.0 20160609
我编译作为整个系统映像编译的一部分，标志是CFLAGS = -Os -Wall -Wmissing-declarations -g3。

更新：感谢Andrew Henle，我现在替换

*(int*)(buffer + pos + 4) = 0x12345678;

与

        buffer[pos + 4] = value & 0xff;
        buffer[pos + 5] = (value >> 8) & 0xff;
        buffer[pos + 6] = (value >> 16) & 0xff;
        buffer[pos + 7] = (value >> 24) & 0xff;

我不敢相信我必须在 32 位微处理器系统上做这件事，无论它有什么架构，而且 GCC 不能正确地将 int 分割成字节或部分 int 字并对这些部分执行 RMW。

Answer 1

char* pointer in the brackets is being converted to the int*, causing resulting pointer addressing integer of 4 bytes size at base location (buffer + pos + 4) and integer array index [0]

当不满足 int * 的对齐要求时，这会导致 未定义的行为 (UB)。

而是用 memcpy() 复制。一个好的编译器会发出有效的优化代码。

// *(int*)(buffer + pos + 4) = 0x12345678;
memcpy(buffer + pos + 4, &(int){0x12345678}, sizeof (int));

为什么最终指针要与 int 的大小对齐？

Why final pointer is being aligned to size of int?

c

pointers

integer