c - 为什么下一个指针靠近节点的顶部？

Question

我正在研究一些使用链表的内存管理(pool + malloc + free)实现，我发现大部分他们每个节点都是这样的:

typedef struct node{
int usedSize;
node* next;
char mem[100];
}

然后 free(ptr) 必须是:

free(void* ptr){
node* item = (node*)((char*)ptr - sizeof(node*) - sizeof(int));
\\some code to put the "item" back to the pool
}

我的问题是:为什么我们不应该将 char mem[100]; 放在结构的开头以避免“指针操作”？

结果是:

typedef struct node{
char mem[100]; // moved to the beginning
int usedSize;
node* next;
}

然后 free(ptr) 更简单:

free(void* ptr){
node* item = (node*)((char*)ptr);
\\some code to put "item" back to the pool
}

谢谢。

Answer 1

1. 指针操作并不是特别复杂。它相当于编译时间常数的递减。如评论中所述，它实际上应该是:

   node* item = (node*)((char*)ptr - offsetof(struct node, mem));
   

2. 将该 header 放在内存之上，允许内存由灵活的数组成员表示。灵活的数组成员只能占据结构的最后一个位置。评论中也指出了这一点。

   typedef struct node {
       int usedSize;
       node* next;
       char mem[];
   } node;
   

3. 如果内存很大，跳过数组到达下一个指针可能会刷新数据缓存行以加载簿记数据。但是，从数组向后的短跳转可能会访问已经加载到缓存中的数据。