从 mmap 读取结构

Question

typedef struct aaa {
  int a;
  int b;
  long ptr_to_st2; //offset from the beginning of the file.
} st1;

typedef struct bbb {
  int get;
  char it;
} st2;

我有一个使用mmap 映射到内存的二进制文件。该文件在文件开头包含st1，然后是一些数据，然后是st2。

unsigned char *filemap; //mmap
st1 *first=(st1 *)filemap;
st2 *second=(st2 *)filemap+first->ptr_to_st2;
printf("%c",second->it);

我被告知此代码不正确并且违反了严格的别名规则。 编写此代码的正确方法是什么？ 谢谢。

Answer 1

简单地说，int 有对齐要求。假设sizeof (int) 在您的机器上是两个，我们将您的内存视为一系列块：

[a][a][b][b][c][c][d][d]...

我们可以在[a] 块、[b] 块等中存储一个int...基本上在每个第二个地址...但不是在它们之间。

在我们常见的家用机器上，我们也许实际上能够将它们存储在它们之间，但这是以性能为代价的；总线仍然对齐以检索满足对齐要求的整数，因此对于每一个未对齐的整数，都会通过总线进行两次检索。 这是不受欢迎的。

在不常见的家用机器上（例如旧苹果，甚至是我们不常用编程的东西，例如地球上几乎所有路由器），这种未对齐的访问将导致类似于段错误的情况，称为bus error。 这绝对是不受欢迎的！

---

如果您正确地序列化和反序列化您的信息（而不是仅使用类型转换来重新解释数组的某些部分），您将不会看到任何这些问题。也就是说，逐字节翻译你的结构，例如：

void serialise_st1(void *destination, st1 *source) {
    unsigned char *d = destination;
    unsigned long  s = (unsigned int) source->a;

    d[0] = s >> 8;
    d[1] = s;

    s = (unsigned int) source->b;
    d[2] = s >> 8;
    d[3] = s;

    s = source->ptr_to_st2;
    d[4] = s >> 24;
    d[5] = s >> 16;
    d[6] = s >> 8;
    d[7] = s;
}

注意我是如何手动翻译成每个字节的？由于需要处理符号，反序列化过程有点困难，但本质上是相反的：我们不是单独分配给每个字节，而是单独访问每个字节。

void deserialise_st1(st1 *destination, void *source) {
    unsigned char *s = source;
    *destination = (st1) { .a = (s[0] <= 127 ? s[0] : -(256 - s[0])) * 0x0100
                              +  s[1],
                           .b = (s[2] <= 127 ? s[2] : -(256 - s[2])) * 0x0100
                              +  s[3],
                           .ptr_to_st2 = (s[4] <= 127 ? s[4] : -(256 - s[4])) * 0x01000000
                                       +  s[5] * 0x00010000
                                       +  s[6] * 0x00000100
                                       +  s[7] };
}

然后，根据您的示例进行调整：

unsigned char *filemap;
st1 first;
deserialise_st1(&first, filemap);

我将把它作为练习留给你写deserialise_st2，但如果你这样做有任何问题，请随时询问。

st2 second;
deserialise_st2(&second, filemap + st1.ptr_to_st2);

假设您的代码继续更新 first 或 second，并且您想将这些更新推送到您的 filemap，您需要知道它来自的偏移量...也就是说，您我想将filemap 关联为指向first (first_ptr) 的指针，并将filemap + st1.ptr_to_st2 作为指向second (second_ptr) 的指针...然后：

serialise_st1(first_ptr, &st1);
serialise_st2(second_ptr, &st2);