Question

我遇到了以下代码：

int main()
{
    char *A=(char *)malloc(20);
    char *B=(char *)malloc(10);
    char *C=(char *)malloc(10);
    printf("\n%d",A);
    printf("\t%d",B);
    printf("\t%d\n",C);
    return 0;
}  
//output--   152928264     152928288    152928304

我想知道malloc()如何完成分配和填充。查看输出我可以看到起始地址是8的倍数。还有其他规则吗？

Answer 1

根据this documentation page，

在GNU系统中由malloc或realloc返回的块的地址始终是8的倍数（或64位系统上的16）。

通常，malloc实现是特定于系统的。所有这些都为自己的簿记（例如分配的块的实际长度）保留了一些内存，以便在您调用free时能够正确释放该内存。如果需要与特定边界对齐，请使用其他功能，例如posix_memalign。

Answer 2

唯一的标准规则是malloc返回的地址将适当地对齐以存储任何类型的变量。这究竟意味着什么是平台特定的（因为对齐要求因平台而异）。

Answer 3

对于32位Linux系统：
当malloc（）分配内存时，它以8的倍数（8的填充）分配内存，并为记账分配额外的8个字节。

例如：

malloc（10）和malloc（12）将分配24字节内存（填充后为16字节+8 用于簿记的字节。）

malloc（）执行填充，因为返回的地址将是8的倍数，因此对任何类型的指针都有效。当我们调用自由函数时，使用簿记8个字节。簿记字节存储已分配内存的长度。

Answer 4

C标准规定malloc()的结果必须可转换为任何合法指针类型。所以

... = (DataType *)malloc(...);

无论DataType是什么类型，都必须是可能的。

如果系统对某些数据类型有内存对齐要求，则malloc()必须考虑到这一点。而且由于malloc()无法知道将结果转换为哪种指针类型，因此它必须始终遵循最严格的内存对齐要求。

标准中的原始措辞为：

如果分配成功，则返回的指针将进行适当对齐，以便可以将其分配给具有基本对齐要求的任何类型的对象的指针，然后将其用于在分配的空间中访问此类对象或此类对象的数组（直到明确释放了空间）。

来源： ISO / IEC 9899：201x （又名 ISO C11 ）

例如如果系统要求int对齐4字节，而long对齐8字节，则malloc()必须返回8字节对齐的内存，因为它不知道您是否要强制转换结果到int或long。

从理论上讲，如果您请求的字节数少于sizeof(long)，则强制转换为long *是无效的，因为long甚至都不适合该内存。有人可能认为在这种情况下，malloc()可以选择较小的对齐方式，但这不是标准所说的。标准中的对齐要求不取决于分配的大小！

由于许多CPU和许多操作系统确实有对齐要求，因此大多数malloc实现将始终返回对齐的内存，但是遵循的对齐规则是系统特定的。还有一些CPU和系统没有对齐要求，在这种情况下，malloc()可能还返回未对齐的内存。

如果您依赖特定的对齐方式，则可以使用 ISO C11 标准中定义的aligned_alloc()，从而可以将存在该C11编译器的所有系统移植到您的系统中，或者可以使用posix_memalign()，它在IEEE Std 1003.1-2001 （又名 POSIX 2001 ）中定义，并且在所有符合POSIX的系统以及尽可能符合POSIX（例如Linux）。

有趣的事实：
尽管事实上macOS上没有数据类型的内存对齐要求超过8，但macOS上的malloc()始终返回16字节对齐的内存。原因是SSE。某些SSE指令要求16字节对齐，并且通过确保malloc()始终返回16字节对齐的内存，Apple通常可以在其标准库中使用SSE优化。

malloc对内存对齐有哪些保证？

4 个答案: