Question

我有一些关于管理对齐内存块的相关问题。跨平台的答案是理想的。但是，由于我非常确定不存在跨平台解决方案，因此我主要对Windows和Linux以及（在很大程度上）Mac OS和FreeBSD感兴趣。

在16字节边界上对齐大块内存的最佳方法是什么？（我知道使用malloc()的简单方法，分配一些额外的空间，然后将指针碰到一个正确对齐的值。我希望能找到一些不那么重要的东西。，请参阅下面的其他问题。）
如果我使用普通的旧malloc()，请分配额外的空间，然后将指针移动到正确对齐的位置，是否有必要将指针保持在块的开头为释放？（在指向块中间的指针上调用free()似乎在Windows上实际运行，但我想知道标准是什么，即使标准说你做不到，它是否在实践中有效所有主要操作系统。我不关心模糊的DS9K - 就像操作系统一样。）
这是硬/有趣的部分。在保持对齐的同时重新分配内存块的最佳方法是什么？理想情况下，这比调用malloc()，复制，然后在旧块上调用free()更聪明。我想尽可能在适当的地方做。

Answer 1

如果您的实现具有需要16字节对齐的标准数据类型（例如long long），malloc已经保证您返回的块将正确对齐。 C99第7.20.3节规定The pointer returned if the allocation succeeds is suitably aligned so that it may be assigned to a pointer to any type of object.
您必须将完全相同的地址传回free malloc。malloc。没有例外。所以是的，你需要保留原始副本。
如果您已经有一个16字节对齐的类型，请参阅上面的（1）。

除此之外，你可能会发现你的malloc16实现无论如何都会为你提供16字节对齐的地址，尽管标准不能保证。如果您需要，可以随时实施自己的分配器。

我自己，我会在malloc之上实现一个some padding for alignment (0-15 bytes) size of padding (1 byte) 16-byte-aligned area图层，它将使用以下结构：

malloc16()

然后让你的malloc函数调用free16得到比请求大16个字节的块，弄清楚对齐区域应该在哪里，将填充长度放在那之前并返回地址对齐区域。

对于free，您只需查看给定地址之前的字节以获取填充长度，从中计算出malloc'ed块的实际地址，并将其传递给void *malloc16 (size_t s) { unsigned char *p; unsigned char *porig = malloc (s + 0x10); // allocate extra if (porig == NULL) return NULL; // catch out of memory p = (porig + 16) & (~0xf); // insert padding *(p-1) = p - porig; // store padding size return p; } void free16(void *p) { unsigned char *porig = p; // work out original porig = porig - *(porig-1); // by subtracting padding free (porig); // then free that }

这是未经测试但应该是一个好的开始：

malloc16

p = (porig + 16) & (~0xf);中的魔术线是+16，它将地址加16，然后将低4位设置为0，实际上将其带回下一个最低对齐点（{{1}保证它超过了maloc'ed区块的实际开始。）

现在，我并未声称上面的代码是而是 kludgey。你必须在感兴趣的平台上测试它，看看它是否可行。它的主要优点是它抽象了丑陋的一点，所以你永远不必担心它。

Answer 2

我不知道请求malloc返回内存的方式比平时更严格。对于Linux上的“通常”，来自man posix_memalign（如果你愿意，可以使用它而不是malloc（）来获得更严格的对齐内存）：

GNU libc malloc（）总是返回8字节对齐的内存地址，所以只有在需要更大的对齐值时才需要这些例程。
你必须 free（）内存使用malloc（），posix_memalign（）或realloc（）返回的相同指针。
像往常一样使用realloc（），包括足够的额外空间，所以如果返回一个尚未对齐的新地址，你可以稍微memmove（）它以对齐它。讨厌，但我能想到的最好。

Answer 3

您可以编写自己的slab allocator来处理对象，它可以使用mmap一次分配页面，维护最近释放的地址缓存以便快速分配，为您处理所有对齐，并使您可以根据需要灵活地移动/增长对象。 malloc非常适合通用分配，但如果您了解数据布局和分配需求，则可以设计一个系统来完全满足这些要求。

Answer 4

最棘手的要求显然是第三个要求，因为任何基于malloc() / realloc()的解决方案都是将realloc()移植到不同路线的人质。

在Linux上，您可以使用使用mmap()而不是malloc()创建的匿名映射。 mmap()返回的地址必须按页面对齐，映射可以使用mremap()进行扩展。

Answer 5

启动C11，您有public static String smallestOfTwo(int[] n,int[] m) { Arrays.sort(n); Arrays.sort(m); for (int i = 0; i < n.length; i++) { if(n[i] < m[i]){ return "Array n"; }else if(n[i] > m[i]){ return "Array m"; } } return "both Array n & Array m are the same"; }个原语，参数为：

对齐 - 指定对齐方式。必须是实现支持的有效对齐方式。 size - 要分配的字节数。对齐的整数倍

返回值

成功时，将指针返回到新分配的内存的开头。必须使用free（）或 realloc （）取消分配返回的指针。

失败时，返回空指针。

示例：

void *aligned_alloc( size_t alignment, size_t size );

可能的输出：

#include <stdio.h> #include <stdlib.h> int main(void) { int *p1 = malloc(10*sizeof *p1); printf("default-aligned addr: %p\n", (void*)p1); free(p1); int *p2 = aligned_alloc(1024, 1024*sizeof *p2); printf("1024-byte aligned addr: %p\n", (void*)p2); free(p2); }

Answer 6

在您的系统上进行实验。在许多系统（尤其是64位系统）上，无论如何都可以从malloc()获得16字节对齐的内存。如果没有，你将不得不分配额外的空间并移动指针（几乎每台机器上最多8个字节）。

例如，x86 / 64上的64位Linux有一个16字节long double，它是16字节对齐的 - 所以所有内存分配都是16字节对齐的。但是，对于32位程序，sizeof(long double)为8，内存分配仅为8字节对齐。
是 - 您只能free() malloc()返回的指针。其他任何东西都是灾难的秘诀。
如果您的系统执行16字节对齐的分配，则没有问题。如果没有，那么您将需要自己的重新分配器，它执行16字节对齐分配，然后复制数据 - 或使用系统realloc()并在必要时调整重新调整的数据。

仔细检查malloc()的手册页;可能有选项和机制来调整它，使其表现得如你所愿。

在MacOS X上，有posix_memalign()和valloc()（提供页面对齐的分配），并且man malloc_zoned_malloc标识了一系列“分区malloc”函数，标题为<malloc/malloc.h>。

Answer 7

你可能能够jimmy（在Microsoft VC ++和其他编译器中）：

#pragma pack(16)

使malloc（）被强制返回一个16字节对齐的指针。有点像：

ptr_16byte = malloc( 10 * sizeof( my_16byte_aligned_struct ));

如果它对malloc（）起作用，我认为它也适用于realloc（）。

只是一个想法。

- 皮特

对齐内存管理？

7 个答案: