c - 我应该采取什么预防措施来制作不调用未定义行为的内存池？

Question

我最初的问题是，在一个项目中，我有几个共享生命周期的对象(即，一旦我释放其中一个，我就会释放它们)，然后我想分配一个内存块。我有三种不同对象类型的数组，struct foo、void * 和 char。起初我想 malloc() 像这样的 block :

// +---------------+---------+-----------+---------+---------+
// | struct foo[n] | padding | void *[m] | padding | char[o] |
// +---------------+---------+-----------+---------+---------+

但是……我如何在不调用未定义行为的情况下完成此操作？即，尊重类型别名规则、对齐...如何正确计算内存块大小、声明内存块(及其有效类型)，以及如何正确获取指向其中所有三个部分的可移植指针？

(我知道我可以 malloc() 3 个 block ，这将导致三个 free()，但我想知道如何使用一个单独的 block ，同时仍然表现良好。)

我想将我的问题扩展到一个更一般的问题:实现 memory pool 应该采取哪些预防措施？对于具有任意大小和对齐方式的对象，同时保持程序的良好运行？ (假设可以在不调用未定义行为的情况下实现它。)

Answer 1

无论您多么努力，都不可能在纯 C 中实现 malloc。

你总是在某个时候违反严格的别名。为避免疑义，使用没有动态存储持续时间的 char 缓冲区也将违反严格的别名规则。您还必须确保返回的任何指针都具有适当的对齐方式。

如果您乐于将自己束缚在特定平台上，那么您不妨转向 malloc 的特定实现以获取灵感。

但是为什么不考虑编写一个 stub 函数来调用 malloc 并建立一个包含其他已分配对象的表呢？您甚至可以实现某种观察者/通知框架。另一个起点可能是用 C 语言编写的著名垃圾收集器。