c - malloc() 如何完成字节对齐？

Question

我目前正在阅读一个用于对齐内存分配和释放分配内存的程序。这是 C 代码:

/**
 * Aligned memory allocation
 * param[in] size Bytes to be allocated
 * param[in] alignment Alignment bytes
 * return Address of allocated memory
 */
inline void* _al_malloc(size_t size, size_t alignemt)
{
    size_t a = alignment - 1;
    size_t word_length = sizeof(void*);
    void* raw = malloc(word_length + size + a);
    if (!raw)
    {
        return 0;
    }
    void* ptr = (void*)((size_t(raw) + word_length + a) & ~a);
    *((void**)ptr - 1) = raw;
    return ptr;
}



/**
 * Free allocated memory
 */
inline void _al_free(void * ptr)
{
    if (!ptr)
    {
        return;
    }
    void* raw = *((void**)ptr - 1);
    free(raw);
}

这些操作如何确保字节对齐内存？

Answer 1

它分配额外的内存，然后移动返回指针的起始地址，使其正确对齐(可能留下几个未使用的字节)。

更详细:

size_t a = alignment - 1;

如果 alignment 是 2 的幂，这将给出所需的额外字节数和对齐指针中不允许的地址位的掩码。

例如，如果对齐方式为 8，我们可能需要分配 7 个额外字节以确保其中一个字节以 8 对齐。

size_t word_length = sizeof(void*);

计算额外指针的大小(稍后 free 需要)。

void* raw = malloc(word_length + size + a);

分配所需的内存块 + 指针的大小 + 我们可能需要对齐的额外字节。

if (!raw)
{
    return 0;
}

如果我们失败，返回一个空指针。

void* ptr = (void*)((size_t(raw) + word_length + a) & ~a);

现在得到一个新指针，它是原始指针+保存空间+正确对齐所需的字节数。

*((void**)ptr - 1) = raw;

同时保存来自 malloc 的原始指针，因为稍后需要释放它。

return ptr;

完成。