C语言中的消息调度系统，不使用'；t中断严格的别名和对齐

我正在用C编写一个嵌入式控制系统，它由多个相互发送消息的任务组成（我相信这是一个相当常见的习惯用法！），但我很难设计一种机制：

• 整洁
• 是通用的
• 这是相对有效的
• 最重要的是：与平台无关（特别是，不违反严格的别名或对齐问题）

从概念上讲，我希望将每种消息类型表示为一个单独的结构定义，并且我希望系统具有以下功能（简化）：

其中，

queue\u t

包含节点的链接列表，每个节点都有一个

char buf[MAX\u SIZE]

字段。我所在的系统没有

malloc（）

实现，因此需要有一个全局空闲节点池，然后是以下之一（以粗体显示的问题）：

sendMsg（）

将传入消息的

memcpy

放入空闲节点的缓冲区。
我的理解是，这将有对齐问题，除非

dequeueMsg（）

的调用方对返回值做进一步的

memcpy

。

或者会有一个

void*getFreeBuffer（）

函数返回下一个空闲节点的

buf[]

，调用者（发送者）将该节点转换为相应的类型指针。
我的理解是，这将在进入过程中出现对齐问题，并且在

dequeueMsg（）

之后仍然需要

memcpy

，以避免在退出时出现对齐问题。

或者将

queue\u t

节点中的缓冲区重新定义为（例如

uint32\u t buf[MAX\u SIZE]

我的理解是，这违反了严格的别名，并且与平台无关。

我能看到的唯一其他选择是创建所有消息类型的联合，以及

char buf[MAX_SIZE]

，但我不认为这是“整洁的”

因此，我的问题是，如何正确地做到这一点？

我不理解为什么1会出现对齐问题-只要每个

buf[MAX_SIZE]

元素与消息结构中出现的自然最大的单一基元类型对齐（可能是32位或64位），那么每个消息类型的内容是什么都无关紧要；因为它将始终与该尺寸对齐

编辑

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事实上，这比那还要简单。由于消息队列中的每个元素的长度都是

MAX\u SIZE

，因此假设您以自己的

buf

启动每个消息（即，如果消息的长度小于MAX\u SIZE，则不打包），那么队列中的每个消息都将在至少与自身一样大的边界上启动，因此，它将始终正确对齐。

我们处理此问题的方法是让空闲列表完全由对齐的节点组成。事实上，对于不同大小的节点，我们有多个空闲列表，因此我们有在2字节、4字节和16字节边界上对齐的列表（我们的平台不关心大于一个SIMD向量的对齐）。任何分配都会向上舍入到这些值之一，并放入一个正确对齐的节点中。因此，sendMsg总是将其数据复制到对齐的节点中。由于您自己编写自由列表，因此可以轻松地执行对齐

我们还将使用#pragma或declspec强制char buf[MAX#u SIZE]数组至少与队列节点结构内的字边界对齐

当然，这假设输入数据是对齐的，但是如果出于某种原因，您传递的消息预期（比方说）偏离对齐3字节，则始终可以使用模来检测，并向空闲节点返回偏移量

有了这种底层设计，我们就有了支持上述选项1和2的接口。同样，我们假设输入数据总是本机对齐的，所以我们的出列当然会返回一个对齐的指针；但是，如果您需要输入奇怪对齐的数据，请再次偏移到空闲节点并返回偏移指针

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这使您可以处理void*s，从而避免了严格的别名问题。（一般来说，我认为在编写自己的内存分配器时，您可能需要放宽严格的别名要求，因为它们本质上会在内部模糊类型。）

感谢您提供的详细信息和想法！事实上，这是一个可以用#pragmas等来解决的问题，但是如果可能的话，我想避免这个问题，因为它会将我的代码绑定到一个特定的编译器/平台组合。我不确定是否有其他方法可以强制结构内部对齐。你是说char buf[MAX#u SIZE]是一个安全的假设吗如果MAX_SIZE>=4，将始终与（比方说）32位边界对齐？我是说，只要MAX_SIZE是一个整数（32或64位）字；然后队列数组中的每个buf元素将自然对齐。

void sendMsg(queue_t *pQueue, void *pMsg, size_t size);
void *dequeueMsg(queue_t *pQueue);