为什么程序会出现Bus Error?

为什么程序会出现Bus Error? 

最近在论坛上看到一个程序员在询问Bus Error的问题。他有一个非常简单的测试程序，将一个short数组中第二个成员变量的地址附给一个int型的指针，接着给该指针赋值，大致代码如下：

short array[10];
int * p = (int *) &array[1];
*p = 1;

运行的平台是Solaris for SPARC，使用的编译器是GCC，程序执行到指针赋值的时候的出现Bus Error出错信息，程序coredump。他觉得非常奇怪，代码在X86平台运行的很好。其实这个问题完全是由于CPU硬件不同所造成的。

Bus Error通常都是因为非对齐访问造成的。CPU在设计上为了性能上的考虑，要求待访问，操作的数据地址都要对齐。如果发现没有对齐的访问，就会向当前进程发出SIGBUS信号，使程序崩溃。RISC包括SPARC都是这种类型的芯片。而X86架构就没有这种对齐要求。所以这段代码在Solaris 10 for X86下面没有问题，当然这是有性能的代价。Bus Error也有可能是因为机器物理问题或者访问无效物理地址，但这种情况非常少见。

上面的代码正是这种非对齐访问造成的Bus Error。short是两个字节，其地址偏移量必是2的倍数。而对于int指针来说，需要偏移量地址是4的倍数的数据，所以直接用int指针来操作地址，就很有可能导致系统发出SIGBUS信号，程序崩溃。

这段程序如果用Sun Studio编译器的话，运行就没有问题。这是因为Sun Studio默认对32位编译使用的参数是-xmemalign=8i，其中i选项设置明确不会产生这种SIGBUS信号。不过如果编译成64位程序，Sun Studio使用的-xmemalign=8s，其中s选项设置意味对这种非对齐访问产生SIGBUS信号，仍旧会遇到这个错误。

当然你也可以坚持在SPARC上使用GCC去编译这种代码。GCC有一个Type Attributes特性，在需人工对齐的变量后加上：__attribute__ ((aligned (4))); 4就是指定偏移量。比如：

short array[10] __attribute__ ((aligned (4)))；

不过这个属性只对Linker连接器可见的变量有效，也就是说对local variable无效。而且这种特性只能照顾到该数组，即第一个元素，并不为数组的每个成员设置偏移量。

如果一定要针对local variable或者数组的每个成员进行偏移量设置，可以考虑定义一个union的类型:

union {
   short s;
   int i;
}