構造体を共用するときのデータ位置合わせの問題

一般に、最近のプロセッサー設計では、可能な限り最良のパフォーマンスを達成するために、メモリー内のデータをそれぞれの自然境界に位置合わせすることが必要とされます。 ほとんどの場合に、コンパイラーは、位置合わせ不良のデータの直前に埋め込みバイトを挿入することにより、位置合わせが正しくなるようにします。 このような埋め込みバイトはデータの整合性に影響を与えることはありませんが、予期しないレイアウトが生じた結果、構造体および共用体のサイズに影響することがあります。

pointer サイズと long サイズは、64 ビット・モードではどちらも 2 倍になるので、これらをメンバーとして含む構造体および共用体は、32 ビット・モードの場合より大きくなります。

#include <stdio.h>
#include <stddef.h>
int main()
{
    struct T {
        char c;
        int *p;
        short s;
        } t;
        printf("sizeof(t) = %d\n", sizeof(t));
        printf("offsetof(t, c) = %d sizeof(c) = %d\n",
    offsetof(struct T, c), sizeof(t.c));
    printf("offsetof(t, p) = %d sizeof(p) = %d\n",
    offsetof(struct T, p), sizeof(t.p));
    printf("offsetof(t, s) = %d sizeof(s) = %d\n",
    offsetof(struct T, s), sizeof(t.s));
}

sizeof(t) = 12
offsetof(t, c) = 0 sizeof(c) = 1
offsetof(t, p) = 4 sizeof(p) = 4
offsetof(t, s) = 8 sizeof(s) = 2

sizeof(t) = 24
offsetof(t, c) = 0 sizeof(c) = 1
offsetof(t, p) = 8 sizeof(p) = 8
offsetof(t, s) = 16 sizeof(s) = 2

図 1 は、 表 1 に示されているソース・コードを、 ILP32 および LP64でコンパイラーがどのように扱うかを示しています。 ポインターはそれぞれの環境でサイズが異なるため、それぞれ異なる境界で位置合わせされます。 これは、コードが ILP32 と LP64の両方でコンパイルされている場合、位置合わせの問題が発生する可能性があることを意味します。 図 1 は、データの不整合の可能性を防ぐために、タイプ文字の埋め込みメンバーを定義するためのソリューションを示しています。 表 1 は、 表 1内のコードに必要な変更を示します。

表 1 内の構造体が 32 ビット・プロセスと 64 ビット・プロセスの間で共有または交換される場合、 図 1に示されているように、 1 つの環境のデータ・フィールド (および埋め込み) は、もう一方の環境の期待に一致しません。