这不是作业，这纯粹是为了我自己的个人教育。
我不知道如何实现一个对齐的malloc，所以在网上找到了this website。为了便于阅读，我将发布下面的代码：
#include <stdlib.h>
#include <stdio.h>
void* aligned_malloc(size_t required_bytes, size_t alignment)
{
void* p1; // original block
void** p2; // aligned block
int offset = alignment - 1 + sizeof(void*);
if ((p1 = (void*)malloc(required_bytes + offset)) == NULL)
{
return NULL;
}
p2 = (void**)(((size_t)(p1) + offset) & ~(alignment - 1));
p2[-1] = p1;
return p2;
}
void aligned_free(void *p)
{
free(((void**)p)[-1]);
}
void main (int argc, char *argv[])
{
char **endptr;
int *p = aligned_malloc (100, strtol(argv[1], endptr, 10));
printf ("%s: %p\n", argv[1], p);
aligned_free (p);
}这个实现确实有效，但老实说，我不知道它是如何工作的。
我不明白的是：
1.为什么我们需要补偿？
1.使用~(alignment - 1)执行anding可以实现什么目的
p2是一个双指针，为什么我们可以从一个只返回一个单指针的函数中返回它呢？
1.解决这个问题的一般方法是什么？
任何帮助都是非常感谢的。
- 编辑**
这不是How to allocate aligned memory only using the standard library?的副本，因为我还需要知道如何释放对齐的内存。
4条答案
按热度按时间1yjd4xko1#
1.如果要支持超出系统
malloc()的对齐，则需要偏移量。例如，如果系统malloc()对齐到8字节边界，而您希望对齐到16字节，您要求额外的8个字节，这样您就可以确定您可以移动结果以按要求对齐它。您还可以将sizeof(void*)添加到传递给malloc()的大小中，以留出记帐空间。~(alignment - 1)保证对齐。例如，如果对齐是16，那么减1得到15，也就是0xF，然后求反得到0xFF..FF0，这是你需要的掩码，以满足从malloc()返回的任何指针的对齐。注意，这个技巧假设对齐是2的幂（实际上它通常是，但真的应该有一个检查）。1.这是一个
void**，函数返回void*，这是可以的，因为void的指针是“任何类型的指针”，在本例中，该类型是void*，换句话说，void*与其他指针类型之间的转换是允许的，双指针仍然是指针。1.这里的总体方案是将原始指针存储在返回给调用者的指针之前，标准
malloc()的一些实现也做同样的事情：在返回的块之前隐藏簿记信息，这样就很容易知道在调用free()时需要回收多少空间。尽管如此，这类东西通常没有用，因为标准的
malloc()返回系统上最大的对齐，如果您需要超出这个范围的对齐，可能有其他解决方案，包括编译器特定的属性。myzjeezk2#
实施确实有效
也许吧，但我不太确定。我想你最好从第一原则开始工作。马上，
是一个危险信号。
malloc返回void。在C中，任何指针都可以从void *赋值。从malloc强制转换通常被认为是错误的形式，因为它所产生的任何影响都只能是错误的。为什么我们需要补偿
偏移量提供空间来存放
malloc返回的指针，该指针稍后将由free使用。p1是从malloc中获取的。稍后，必须将其提供给free才能释放。aligned_malloc在p1中保留sizeof(void*)字节，将p1隐藏在那里，并返回p2（p1指向的块中的第一个“对齐”地址）。稍后，当调用程序将p2传递给aligned_free时，它实际上将p2转换为void *p2[]，并使用-1作为索引来获取原始X1 M19 N1 X。与~（alignment - 1）求与可实现什么
它把
p2放在边界上，假设对齐是16;alignment -1为15，0xF。~OxF除最后4位外的所有位均为1。对于任何指针P，P & ~0xF都将是16的倍数。p2是一个双精度指针。指针 schmointer.
malloc返回void*。它是一个内存块;你想怎么说就怎么说你不会对分配一个7个
char *指针的数组，您会这样做吗？代码从p1中选择了一些至少sizeof(void*)字节的“对齐”位置，并且出于free的目的，将其视为void **。一般的做法是什么
没有唯一的答案，最好的办法可能是使用一个标准如果你在
malloc上构建，那么分配足够的空间来保留“真实的的”指针并返回一个对齐的指针是相当标准的，尽管我会用不同的方式编写它。syscallmmap返回一个页面对齐的指针，这将满足“对齐”的大多数条件。这可能比搭载在malloc上更好或更差。iezvtpos3#
假设我们需要SZ字节的对齐内存，令：
我们将返回**（P + Y）其中（P + Y）mod A = 0**
因此，我们应该保存原来的指针 P，以便以后能够释放内存。在这种情况下，我们应该分配**（SZ + W）字节，但为了让内存对齐，我们将子结构 Z字节 ，其中（P % A = Z）=〉（Z ∈ [0，A-1]）
要返回的指针为P + Y = P + W + MAX（Z）-（P + W + MAX（Z））mod A
我们有：X - X模A =整数（X / A）A = X & ~（A - 1）
因此，我们可以用（P + W + MAX（Z））和~（A - 1）代替P + W + MAX（Z）-（P + W + MAX（Z））模A
gg58donl4#
我对这段代码有一些问题。我已经把它们编译成下面的列表：
p1 = (void*)malloc不强制转换malloc的返回值。free(((void**)p)[-1]);您不能免费施法。if ((p1 = (void*)malloc(required_bytes + offset)) == NULL)不要把赋值语句放在if语句的比较语句中，我知道很多人都这样做，但在我看来，这只是一种糟糕的形式，会使代码更难阅读。他们在这里所做的是将原始指针存储在分配的块中。这意味着只有对齐的指针返回给用户。由malloc返回的实际指针，用户永远看不到。但是你必须保留那个指针，因为free需要它来将块从分配列表中断开链接，并将其放在空闲列表中。在每个内存块的头部，malloc在那里放了一些内务信息。比如下一个/上一个指针，大小，分配状态等等。一些调试版本的malloc使用保护字来检查是否有东西溢出缓冲区。传递给例程的对齐必须是2的幂。
当我编写自己的malloc版本用于池化内存分配器时，我使用的最小块大小是8字节，因此包括32位系统的头，总共是28字节（20字节用于报头）。在64位系统上，它是40个字节（报头为32字节）。当数据与某个地址值对齐时，大多数系统的性能都会提高（在现代计算机系统中为4或8字节）。其原因是如果对齐，机器可以在一个总线周期内获取整个字。如果不对齐，则需要两个总线周期才能获取整个字。那么它必须构造它。2这就是为什么编译器在4或8字节上对齐变量。3这意味着地址总线的最后2或3位是零。
我知道有一些硬件限制需要比默认的4或8更多的对齐。Nvidia的CUDA系统，如果我没记错的话，需要对齐到256字节...这是一个硬件要求。
但以前也有人问过这个问题。请参见：How to allocate aligned memory only using the standard library?
希望这个有用。