64位驱动开发中结构体8字节对齐

最新推荐文章于 2024-08-19 20:36:04 发布
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本文描述了在编写枚举文件驱动过程中遇到的问题，即句柄类型判断错误导致部分进程句柄无法获取。问题根源在于驱动中结构体的不当对齐设置，通过调整对齐方式最终解决了此问题。

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在写枚举文件驱动的过程发现获取到的系统句柄总数是正确的，但是在判断句柄类型为28，即文件句柄的时候发生了严重的错误，导致很多进程中的打开的句柄无法获取，找了很多原因，最后发现是因为驱动在定义结构体的时候按1字节对齐，导致发生了错误。驱动中的结构在64位WIN7下应该是8字节对齐，32位下为4字节对齐。切记！

status = ZwQuerySystemInformation(SystemHandleInformation, Buffer, NeededSize, 0);   //SystemHandleInformation 

yufengly1984
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【C++实战篇】结构体字节对齐
程序员，他们想的是什么?他们想的永远都是技术，他们崇尚的也永远都是技术。
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该文章主要探讨了结构体在内存中的对齐规则及其对内存占用的影响。实验表明，结构体成员变量的排列顺序会直接影响其内存大小，遵循从小到大或从大到小的顺序排列最为节省空间。编译器默认采用8字节对齐方式，但可通过#pragma pack指令修改对齐字节数（1/4/8字节）。特别在内存受限的嵌入式系统中，合理设置对齐方式尤为重要。文章还分析了嵌套结构体的对齐规则，指出嵌套结构体的起始地址需满足其内部最大成员的对齐要求，并通过多个结构体实例验证了理论分析。
python结构体字节对齐_八字节对齐
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结构体字节对齐
jiangxinyu的专栏
12-06 6842
结构体字节对齐   http://blog.163.com/ecy_fu/blog/static/4445126200910603739941/         http://hi.baidu.com/skyland_lee/blog/item/45604bca81e1928cc91768d7.html，这篇文章比较专业地分析了字节对齐在VC和GCC的特点，写得非常不错。这两天我在为毕业
字节对齐C++
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1.什么是内存对齐 假设我们同时声明两个变量： char a; short b; 用&（取地址符号）观察变量a， b的地址的话，我们会发现（以16位CPU为例）： 如果a的地址是0x0000，那么b的地址将会是0x0002或者是0x0004。 那么就出现这样一个问题：0x0001这个地址没有被使用，那它干什么去了？ 答案就是它确实没被使用。 因为C
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weixin_36469247的博客
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1.什么是字节对齐在c语言的结构体里面一般会按照某种规则去进行字节对齐。我们先看一段代码：struct st1{char name;double age;char sex;};//32位下 sizeof(struct st1) = 16//64位下 sizeof(struct st1) = 24struct st2{char a;char b;char c;};//32位和64位下, sizeof...
c 结构体转byte_C中结构体和字节流的互换及内存对齐
weixin_36016076的博客
01-13 1452
mystruct p;char buff[50];memcpy(buff,&p,sizeof(p));//把p的内容以字节形式拷贝到buff中mystruct* q;q = (mystruct*)buff;//把buff的内容转换为结构体mystruct或者(将字节流转化成结构体)msg_header_t msgRecved;num = data_recv(fd,(void *)buf...
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08-03
在计算机科学中，字节对齐是一个非常重要的概念，它关乎到计算机的性能和效率。本文将介绍字节对齐的原因、作用以及什么时候需要对齐。 概念对齐是指数据在内存中的位置是否能够被 CPU 访问的整数倍。如果一个变量...
浅析结构体对齐
轻谈往事的博客
01-29 2145
浅析结构体对齐，用平白易懂的话做分享
存储和传输/探究结构数据（C/C++结构体）在内存中的对齐和填充规则
river.qu
08-19 1969
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关于字节对齐的经验总结
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roger007的专栏
04-02 3609
  前不久，在C++程序中碰到一个有关结构体字节对齐的问题。一。问题描述在程序中,定义了一个结构体,如下:typedef struct{   char name[33];   int ID;   int  age;} PERSON;声明了一个该结构体的数组:PERSON peo[30];当从结构体中取出ID字段给一个int类型的局部变量赋值时,却出现异常.比如结构体中的字段都已经有
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一文搞懂c语言字节对齐 如果你对c语言的字节对齐总感觉模糊，不能从理论上推导出一个复杂结构体实际占用的内存大小，那么你必须要看看本博文，硬干货！！！ 测试环境是ubutun 64位 文章目录基本概念自身对齐默认对齐有效对齐对齐规则为什么对齐对齐设置 基本概念 要透彻理解本文，需要先知道三个概念：自身对齐，默认对齐，有效对齐 自身对齐 结构体的成员的自身大小对齐 char a; //1字节 short b; //2字节 int c; //4字节 float d;
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09-04 1235
阅读说明1、在文中要注意#pragma pack（）函数的使用2、本文中博主用于演示的是linux32位系统3、如果有不同意见可以在下面评论区一起讨论（windows下的我不是很清楚，听说例二windows下的那个分析有问题,1B+8B=13B，阅读分析时请注意）4、我觉得这篇文章解释的非常清楚，看完之后醍醐灌顶5、标注为“注”的是我的注释我认为结构体对齐要考虑三点：1、确认结构体对齐值（模数），通
内存对齐和字节对齐
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07-25
<think>嗯，用户这次的问题聚焦在内存对齐和字节对齐的概念区别上，看来ta对底层内存管理机制产生了兴趣。从ta引用的资料来看，用户应该已经阅读过一些技术文章，但可能被不同资料中交替使用的术语搞混淆了。 用户引用的三篇资料其实已经揭示了核心：内存对齐是个总称，字节对齐是具体实现手段。引用[2]里那个“空洞”的比喻特别形象——就像整理行李箱时在衣服之间塞袜子填充空隙，只不过CPU的“袜子”是填充字节。不过用户似乎期待更系统的对比说明。 上次回答联合体/结构体对齐时提到过性能与空间的权衡，这次需要更深入底层原理。特别要注意的是： 1. 必须澄清术语混淆：很多中文资料混用这两个词，但英文里memory alignment和byte-level alignment有明确层次关系 2. 要强调硬件依赖特性，比如ARMv7和x86_64的对齐惩罚差异 3. 应用场景举例要具体，比如用户引用的[3]中那个48字节的结构体就很典型 用户可能正在调试某个内存敏感的程序，比如网络协议解析或嵌入式开发。ta连续追问对齐问题，说明遇到了实际性能问题或跨平台兼容性问题。回答时需要补充两个隐藏知识点： - 现代CPU的SIMD指令（如AVX-256）要求32字节对齐 - C++11的alignas关键字比#pragma pack更安全 那个结构体案例值得展开：原始成员总和40字节，但按8字节对齐后变成48字节。如果这是网络数据包，直接memcpy到结构体会浪费20%带宽，这时候就需要#pragma pack(1)。但若在MIPS处理器上这样处理，可能导致SIGBUS崩溃——这才是真正的工程痛点。</think>理解内存对齐和字节对齐的概念及其区别需要从计算机体系结构的角度切入。这两个术语本质上是**描述同一核心机制的不同表述角度**，但在应用场景上存在侧重点差异。以下是系统性分析： --- ### 一、概念本质：同一机制的不同表述 | **术语** | **定义** | **关系** | |----------------|--------------------------------------------------------------------------|----------------------------------------| | **内存对齐** | 数据在内存中的起始地址需满足特定倍数要求（如4/8/16字节边界）[^2] | **宏观策略**：描述内存布局的优化原则 | | **字节对齐** | 通过填充字节（Padding）使数据地址满足对齐要求的具体实现手段[^1][^2] | **微观手段**：实现内存对齐的技术方法 | > 例：`int`变量要求4字节对齐（内存对齐），编译器通过在变量前插入0-3个填充字节（字节对齐）实现该要求。 --- ### 二、核心区别：关注点与应用层级 #### 1. **内存对齐（策略层）** - **目标**：优化CPU访问效率 - **规则**： - 基本类型：地址 = `N × sizeof(type)`（如`double`需8字节对齐） - 结构体：总大小 = `N × max(成员对齐值)`[^1][^3] - **硬件依赖**：由CPU架构决定（x86容忍不对齐访问但性能低；ARM直接崩溃）[^2] #### 2. **字节对齐（实现层）** - **实现方式**：编译器自动插入填充字节（Padding） - **填充规则**： ```c struct Example { char a; // 1字节 → 地址0 // 编译器插入3字节填充（地址1-3） int b; // 4字节 → 地址4（满足4的倍数） }; // 总大小=8字节（非1+4=5） ``` - **手动控制**：通过`#pragma pack(n)`修改默认对齐值[^2] --- ### 三、应用场景对比 | **场景** | 内存对齐的应用 | 字节对齐的应用 | |--------------------------|----------------------------------------|----------------------------------------| | **高性能计算** | 确保SIMD指令（如AVX）能高效加载数据 | 调整结构体布局减少缓存行浪费 | | **硬件交互** | DMA传输要求内存地址对齐总线宽度 | 在驱动代码中用`__attribute__((aligned(16)))`显式对齐缓冲区 | | **网络通信** | 协议字段需按标准对齐（如IP头32位对齐） | 用`#pragma pack(1)`取消填充，保证数据紧凑[^2] | | **跨平台兼容** | 处理不同CPU的对齐要求（ARM vs x86） | 通过静态断言`static_assert(sizeof(T)==N)`检测布局 | > **典型案例**： > 在图形处理中，顶点数据需16字节对齐以匹配GPU缓存行： > ```c > struct Vec4 { > float x, y, z, w; // 16字节（4×float） > } __attribute__((aligned(16))); // 显式字节对齐 > ``` --- ### 四、关键结论 1. **内存对齐是目标，字节对齐是手段** - 内存对齐定义规则（*What*）：数据地址需满足的数学条件 - 字节对齐实现规则（*How*）：通过填充字节满足地址要求[^1][^2] 2. **性能与空间的权衡** | **策略** | 优点 | 缺点 | |---------------------|-----------------------|-----------------------| | **默认对齐** | CPU访问效率高（↑30%） | 可能浪费内存（↑20%） [^1] | | `#pragma pack(1)` | 内存零浪费 | CPU访问可能变慢或崩溃 | 3. **现代编译器的智能化** 编译器（如GCC/Clang）会自动选择最优对齐策略，仅在特定场景需手动干预： - 硬件寄存器映射（嵌入式开发） - 网络协议二进制兼容 - 跨平台数据持久化 --- ### 五、验证示例 **内存对齐规则应用**（引用[3]案例）： ```c struct StructA { double d1; // 8字节 → 地址0-7 int i1; // 4字节 → 地址8-11（需4对齐，满足） char c1; // 1字节 → 地址12 // 编译器插入3字节填充（地址13-15）→ 使总大小满足8的倍数 double d2; // 8字节 → 地址16-23 }; // sizeof(StructA) = 24字节（非8+4+1+8=21） ``` --- ### 相关问题 1. **如何通过编译器指令调整特定结构体的对齐方式？** 2. **在内存受限的嵌入式系统中，如何平衡对齐带来的性能与空间开销？** 3. **C++11的`alignas`关键字与`#pragma pack`有何本质区别？** 4. **SIMD指令集（如AVX-512）对内存对齐提出了哪些新要求？** 5. **不同CPU架构（x86 vs ARM vs RISC-V）处理未对齐访问时有哪些硬件差异？** > 关键参考文献： > [^1]: 内存对齐的原理及性能影响 > [^2]: 内存对齐与编译器指令的实现机制 > [^3]: 结构体对齐的具体计算案例
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