对齐的 malloc C++ 实现

Question

我找到了这段代码：

void* aligned_malloc(size_t required_bytes, size_t alignment) {
int offset = alignment - 1;
void* P = (void * ) malloc(required_bytes + offset);
void* q = (void * ) (((size_t)(p) + offset) & ~(alignment - 1));
return q;
}

这就是C++中对齐的malloc的实现。对齐的 malloc 是一个支持分配内存的函数，以便 返回的内存地址可以被特定的 2 的幂整除。 示例：

align_malloc(1000, 128) 将返回一个 128 的倍数的内存地址，该地址指向大小为 1000 字节的内存。

但我不明白第 4 行。为什么要对偏移量求和两倍？

谢谢

Answer 1

为什么要求和两倍的偏移量？

offset

并不完全求和两次。 第一次使用偏移量是为了分配大小：

void* p = (void * ) malloc(required_bytes + offset);

第二次是对齐：

void* q = (void * ) (((size_t)(p) + offset) & ~(alignment - 1));

说明：

~(alignment - 1)

是offset的

否定

（记住，

int offset = alignment - 1;

），它为您提供满足对齐要求所需的掩码。从算术角度来说，添加偏移量并执行 按位与 (

&

) 及其取反即可得到对齐指针的地址。

这个算术是如何工作的？ 首先，记住对

malloc()

的内部调用是针对

required_bytes + offset

字节的。就像，不是您要求的对齐方式。例如，您想要分配 10 个字节，对齐方式为 16（因此 所需的行为是从可被 16 整除的地址开始分配 10 个字节）。所以上面的

malloc()

会给你

10+16-1

=25 个字节。不一定从能被 16 整除的正确地址开始。但是这个

16-1

是

0x000F

并且它的否定 (

~

) 是

0xFFF0

。现在我们像这样应用按位和：

p + 15 & 0xFFF0

这将使每个指针

p

成为16的倍数。

但是等等，为什么首先要添加

alignment - 1

的偏移量？ 你这样做是因为一旦你获得了

p

返回的地址

malloc()

，你不能做的一件事（为了找到最近的对齐地址）是在 before

p

之前查找它——因为这将超出

malloc()

调用分配的内存范围，从

p

开始。为此，您首先要添加alignment - 1

，想一想，这正是

您必须前进的最大值才能获得对齐。

* 感谢用户 DevSolar 提供一些额外的措辞。

注 1：要使这种方式发挥作用，对齐必须是 2 的幂。此代码片段不会强制执行这样的操作，因此可能会导致意外行为。

注 2：一个有趣的问题是，如何使用此函数的返回值来实现此类分配的

free()

 版本。