Question

我也想知道glibc malloc（）是否这样做。

Answer 1

假设你有结构。

struct S {
    short a;
    int b;
    char c, d;
};

如果没有对齐，它将在内存中布局（假设采用32位架构）：

 0 1 2 3 4 5 6 7
|a|a|b|b|b|b|c|d|  bytes
|       |       |  words

问题在于，在某些CPU架构中，从内存加载4字节整数的指令仅适用于字边界。因此，您的程序必须使用单独的指令获取b的每一半。

但如果记忆的布局如下：

 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 A B
|a|a| | |b|b|b|b|c|d| | |
|       |       |       |

然后访问b变得简单明了。（缺点是需要更多内存，因为填充字节。）

不同的数据类型具有不同的对齐要求。 char通常为1字节对齐，short为2字节对齐，4字节类型（int，float和指针位于32-位系统）要4字节对齐。

C标准要求

malloc返回一个针对任何数据类型正确对齐的指针。

x86-64上的

glibc malloc返回16字节对齐的指针。

Answer 2

Alignment要求指定可以将哪些地址偏移分配给哪些类型。这完全取决于实现，但通常基于字大小。例如，某些32位体系结构要求所有int变量以四的倍数开始。在某些体系结构上，对齐要求是绝对的。在其他人（例如x86）上藐视它们只会带来性能损失。

malloc需要返回适合任何对齐要求的地址。换句话说，返回的地址可以分配给任何类型的指针。从C99§7.20.3（内存管理功能）：

如果分配则返回指针成功适当地对齐以便它可以被分配给指向任何的指针对象的类型然后用于访问这样的对象或这样的数组分配的空间中的对象（直到空间明确解除分配。）

Answer 3

如果您有特定的内存对象需求（对于特定的硬件或库），您可以检查非便携式内存分配器，例如_aligned_malloc()和memalign()。这些可以很容易地在“便携式”界面后面抽象，但不幸的是非标准。

Answer 4

malloc()文档说：

[...] the allocated memory that is suitably aligned for any kind of variable.

对于您在C / C ++中所做的大多数事情都是如此。但是，正如其他人所指出的那样，存在许多特殊情况并需要特定的对齐。例如，英特尔处理器支持256位类型：__m256，malloc()肯定不会考虑这种类型。

同样，如果要为要分页的数据分配内存缓冲区（类似于mmap()返回的地址等），那么你需要一个可能非常大的对齐，这会浪费大量的内存如果malloc()返回的缓冲区始终与这些边界对齐。

在Linux或其他Unix系统下，我建议你使用posix_memalign()函数：

int posix_memalign(void **memptr, size_t alignment, size_t size);

这是人们想要用于满足此类需求的最新功能。