对齐malloc实现的解释
这不是作业，这纯粹是为了我自己的个人教育。
我无法弄清楚如何实现一个对齐的malloc所以在网上查找并找到了这个网站 。 为方便阅读，我将发布以下代码：
#include #include 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); } 实现确实有效，但老实说我无法弄清楚它是如何工作的。
这是我无法理解的：
- 我们为什么需要抵消？
- 什么与
~(alignment - 1)完成 -
p2是双指针。 为什么我们可以从一个应该只返回一个指针的函数返回它？ - 解决这个问题的一般方法是什么？
任何帮助都非常感谢。
编辑
这与如何仅使用标准库分配对齐内存不重复？ 因为我还需要知道如何释放对齐的记忆。
-
如果要支持比系统的
malloc()对齐，则需要偏移量。 例如，如果您的系统malloc()与8字节边界对齐，并且您想要对齐16个字节，则需要额外15个字节，因此您确定可以将结果移位以根据请求对齐它。 您还可以将sizeof(void*)添加到传递给malloc()的大小，以便为记账留出空间。 -
~(alignment - 1)是保证对齐的原因。 例如，如果alignment是16，那么减去1得到15，也就是0xF，然后否定它会产生0xFF..FF0，这是你需要满足来自malloc()任何返回指针的对齐所需的掩码。 请注意，这个技巧假设对齐是2的幂（实际上它通常是这样，但确实应该检查）。 -
这是一个
void**。 该函数返回void*。 这是可以的，因为指向void的指针是“指向任何类型的指针”，在这种情况下，该类型为void*。 换句话说，允许将void*转换为其他指针类型和从其他指针类型转换，并且双指针仍然是指针。 -
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()一些实现做同样的事情：在返回的块之前存储簿记信息。 这使得在调用free()时很容易知道要回收多少空间。
总而言之，这种事情通常没有用，因为标准的malloc()返回系统上最大的对齐方式。 如果您需要在此之外进行对齐，可能还有其他解决方案，包括特定于编译器的属性。
实施确实有效
或许，但我不太确定。 IMO你最好从第一原则开始工作。 马上蝙蝠，
p1 = (void*)malloc
是一面红旗。 malloc返回void 。 在C中，任何指针都可以从void *指定。 从malloc通常被认为是不好的forms，因为它具有的任何效果都只能是坏的。
我们为什么需要抵消
偏移量提供了空间来存储malloc返回的指针，稍后由free 。
从malloc检索p1 。 之后，它必须提供free发布。 aligned_malloc在p1保留sizeof(void*)个字节，在那里存入p1 ，并返回p2 （ p1指向的块中的第一个“对齐”地址）。 稍后，当调用者将p2传递给aligned_free ，它会将p2实际转换为void *p2[] ，并使用-1作为索引来获取原始p1 。
什么与〜（对齐-1）完成
这就是将p2放在边界上的原因。 说对齐是16; alignment -1是15,0xF。 ~OxF是除最后4之外的所有位。对于任何指针P ， P & ~0xF将是16的倍数。
p2是双指针。
指针schmointer 。 malloc返回void* 。 这是一块记忆; 你按照自己的意愿来解决它。 你不会眨眼
char **args = calloc(7, sizeof(char*));
分配7个char *指针的数组，不是吗？ 代码从p1中选择至少sizeof(void*)字节的一些“对齐”位置，并且为了free的目的，将其视为void ** 。
什么是一般方法
没有一个答案。 最好的可能是使用标准（或流行）库。 如果你在malloc构建，分配足够的东西来保持“真正的”指针并返回一个对齐的指针是非常标准的，尽管我会以不同的方式编写代码。 syscall mmap返回一个页面对齐的指针，它将满足“aligned”的大多数条件。 根据需要，这可能比在malloc搭载更好或更差。
我对这段代码有一些问题。 我把它们编译成下面的列表：
-
p1 = (void*)malloc您没有p1 = (void*)malloc的返回值。 -
free(((void**)p)[-1]);你不是免费的。 -
if ((p1 = (void*)malloc(required_bytes + offset)) == NULL)不要在if语句的比较中放置赋值。 我知道很多人这样做，但在我看来，这只是一种糟糕的forms，使代码更难以阅读。
他们在这里做的是将原始指针存储在已分配的块中。 这意味着只有对齐的指针才会返回给用户。 用户从未看到的malloc返回的实际指针。 您必须保留该指针，因为free需要它将块与已分配的列表取消链接并将其放在空闲列表中。 在每个内存块的头部，malloc在那里提供一些内务处理信息。 事情和下一个/ prev指针，大小，分配状态等…. malloc的一些调试版本使用保护字来检查缓冲区是否有溢出的东西。 传递给例程的对齐必须是2的幂。
当我编写自己的malloc版本以便在池内存分配器中使用时，我使用的最小块大小为8个字节。 因此，包括32位系统的标头，总数为28个字节（标头为20个字节）。 在64位系统上，它是40个字节（标头为32个字节）。 当数据与某个地址值（现代计算机系统上的4或8个字节）对齐时，大多数系统都具有更高的性能。 这样做的原因是，如果对齐，机器可以在一个总线周期内抓取整个字。 如果没有，那么它需要两个总线周期来获取整个单词，然后它必须构造它。 这就是编译器在4或8字节上对齐变量的原因。 这意味着地址总线的最后2位或3位为零。
我知道有一些硬件限制需要比默认的4或8更多的对齐。如果我没记错的话，Nvidia的CUDA系统要求事物对齐到256字节……这就是硬件要求。
之前有人问过这个问题。 请参阅： 如何仅使用标准库分配对齐的内存？
希望这可以帮助。