c - 无锁算法的指针对齐

Question

当使用 calloc 时，指向新分配内存的指针至少与最低有效位的一定数量对齐，这意味着最低有效位(如标记指针)可用于无锁算法，实际上通常是在这些算法的情况下使用。我在 linux ubuntu 服务器(x86_64 GNU/Linux，3.10.23-xxxx-std-ipv6-64-vps)上测试内存管理功能，从我的实验来看，4 个最低有效位似乎设置为 0。来 self 读到的内容指出，指针对齐的形成方式是将表示为 uintptr 的指针除以 4(对齐到 2 个最低有效位)

从 POSIX (linux) 中的内存管理系统获得的新分配的内存指针中，在初始内存分配过程中始终设置为 0 的最低有效位的最小数量是多少？

在 linux 系统(例如无锁算法)上可以用作标记指针的最低有效位的最大数量是多少？

如何强制编译器将新分配的指针对齐到最低有效位的数量？

指针对齐是否影响系统整体性能，如何影响？

Answer 1

出于许多相关原因，对齐在优化中很重要:

• 高效使用缓存行
• 避免禁用预取逻辑
• vector 寄存器/指令(SSE、AVX)的最佳使用。
• 尤其是在涉及 I/O 时，内存页面对齐也很重要。

您可以在此处找到有关英特尔架构的非常好的引用资料: http://www.intel.com/content/www/us/en/architecture-and-technology/64-ia-32-architectures-optimization-manual.html

快速回答您的问题:

What is the minimum number of the least significant bits in newly allocated memory pointers, obtained from memory menagment system in POSIX (linux), that are always set to 0 during initial memory allocation process?

这实际上取决于您所说的 CPU/架构。

What is the maximum number of the least significant bits that can be used as tagged pointers on linux systems (eg. lock-free algorithms)?

与前者相同:如果 C++ 是一个选项，您应该使用 std::atomic 或 boost::atomic 以获得某种可移植性。

在 Intel 架构上，内存加载和存储对于 32 位、x86_32 和 x86_64 上的 64 位是原子的，如果数据正确对齐。

如果你真的很喜欢这种底层，别忘了看看内存语义，内存栅栏等等(上面手册中的“栅栏说明”)