C语言中联合体操作触发总线错误的原因是什么？

核心触发逻辑 #

你遇到的异常和char能不能存17完全无关，问题本质是非对齐地址的int类型内存访问触发了CPU的对齐检查异常：

• 联合体的对齐规则是取所有成员中最大的对齐要求，常规系统中int要求4字节自然对齐，因此联合体u的起始地址一定是4的整数倍。
• u.a[1]的地址 = 联合体起始地址 + 1，也就是4n + 1，这个地址不符合int类型的对齐要求（int类型的访问地址必须是自身长度4的整数倍）。
• 你把这个地址强制转换为int*后解引用赋值，本质是要求CPU向一个非4字节对齐的地址写入4字节的int值，而非写入单个char值。

硬件层面的异常原因 #

绝大多数RISC架构（ARM、MIPS、SPARC等）的CPU设计时就不支持非对齐的基本类型内存访问：

• 内存控制器和CPU总线的读写是按对齐块设计的，一次读写固定长度的对齐内存块（比如4字节），如果访问地址不对齐，需要额外拆分两次读写再拼接数据，很多嵌入式/低功耗架构没有集成这个额外的处理逻辑。
• 当CPU检测到访问地址不符合对应数据类型的对齐要求时，会直接抛出对齐错误（Alignment Fault），也就是你看到的总线错误。

补充：x86/x86_64架构为了兼容性，支持非对齐内存访问，只是会损失性能不会触发总线错误，但这种写法属于C语言标准明确的未定义行为，跨平台运行必然出现异常。

内容的提问来源于stack exchange，提问作者ADBeveridge