c - 使用属性对齐时的内存对齐(1)

Question

我正在调试以下代码片段以分析结构成员的字节对齐。

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

struct v_hdr {
    uint16_t vlan_tci;
    uint16_t eth_proto;
}__attribute__((aligned(1)));

struct esp_hdr {
    uint32_t fpa_esp_spi;
    uint32_t fpa_esp_sequenceid;
}__attribute__((aligned(1)));

struct f_cookie {
    uint16_t vlan_ports;
    uint16_t untagged_vlan_ports;
    struct v_hdr vlan_hdr;
    uint16_t tcp_flags;
    uint32_t *eth_hdr;
    uint32_t *ipv4_hdr;
    struct esp_hdr esp;
}__attribute__((aligned(1)));

struct metadata {
    struct f_cookie flow_cookie;
} __attribute__((aligned(1)));

int main ()
{
    struct metadata meta;
    memset (&meta, 0, sizeof(struct metadata));

    /* 16 */ meta.flow_cookie.vlan_ports             = 0xffff;
    /* 16 */ meta.flow_cookie.untagged_vlan_ports    = 0xffff;
    /* 16 */ meta.flow_cookie.vlan_hdr.vlan_tci      = 0xffff;
    /* 16 */ meta.flow_cookie.vlan_hdr.eth_proto     = 0xffff;
    /* 16 */ meta.flow_cookie.tcp_flags              = 0xffff;
    /* 32 */ meta.flow_cookie.eth_hdr                = 0xffffffff;
    /* 32 */ meta.flow_cookie.ipv4_hdr               = 0xffffffff;
    /* 32 */ meta.flow_cookie.esp.fpa_esp_spi        = 0xffffffff;
    /* 32 */ meta.flow_cookie.esp.fpa_esp_sequenceid = 0xffffffff;

    return 0;
}

这是返回语句之前的 gdb x 转储 -

(gdb) p sizeof meta
$2 = 40

(gdb) x/40bt &meta
0x7fffffffe2d0: 11111111        11111111        11111111        11111111        11111111        11111111        11111111        11111111
0x7fffffffe2d8: 11111111        11111111        00000000        00000000        00000000        00000000        00000000        00000000
0x7fffffffe2e0: 11111111        11111111        11111111        11111111        00000000        00000000        00000000        00000000
0x7fffffffe2e8: 11111111        11111111        11111111        11111111        00000000        00000000        00000000        00000000
0x7fffffffe2f0: 11111111        11111111        11111111        11111111        11111111        11111111        11111111        11111111

我的问题是为什么 meta.flow_cookie.eth_hdr 没有放在 tcp_flags 之后的 4 字节边界处？即在 (0x7fffffffe2d8 + 4)。 meta.flow_cookie.ipv4_hdr 不在 0x7fffffffe2e0 吗？

尽管应用了 aligned(1) 属性，为什么这两个成员都位于 8 字节边界处？附言。我不想使用属性 packed。我只希望成员尽可能对齐到 4 字节地址。可以实现吗？

Answer 1

引用您的代码摘录:

/* 16 */ meta.flow_cookie.tcp_flags              = 0xffff;
/* 32 */ meta.flow_cookie.eth_hdr                = 0xffffffff;
/* 32 */ meta.flow_cookie.ipv4_hdr               = 0xffffffff;

您假设 meta.flow_cookie.eth_hdr 和 meta.flow_cookie.ipv4_hdr pointers 是 32 位长并且您的系统，根据您的 gdb 转储，似乎不是 32 位架构。

请记住，sizeof(uint32_t *) 与 sizeof(uint32_t) 不同。如果由于某种原因这些值相同(在 32 位架构的情况下)，那纯属巧合。

指针的大小始终足以容纳属于底层架构的完整地址空间的任何地址。例如，sizeof(uint32_t *) 在 64 位架构上至少有 8 个字节长(64 位长)。

由于您的体系结构似乎具有 64 位地址空间，因此您对对齐所做的假设是有缺陷的。