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C++实现aligned_malloc 在C++中实现aligned_malloc的方法

老胡写代码 人气:0
想了解在C++中实现aligned_malloc的方法的相关内容吗,老胡写代码在本文为您仔细讲解C++实现aligned_malloc的相关知识和一些Code实例,欢迎阅读和指正,我们先划重点:C++实现aligned_malloc,下面大家一起来学习吧。

malloc的默认行为

大家都知道C++中可以直接调用malloc请求内存被返回分配成功的内存指针,该指针指向的地址就是分配得到的内存的起始地址。比如下面的代码

int main()
{
  void *p = malloc(1024);
  printf("0x%p\n", p);
  free(p);
}

请求了一个大小为1024的内存块并打印出来,一切都很完美。
我们看看这块内存的地址。

可以看到,在64bit机器上,malloc默认行为会将分配的地址以16-byte对齐,如果我们想改变这种默认行为,提供32-byte或者64-byte对齐,应该怎么做呢?

实现aligned_malloc

源代码

从C++17开始,可以使用aligned_alloc函数达到这个目的,但是如果使用较老的C++版本,如C++14,C++11,我们需要手动写一个实现。
话不多说,先贴代码如下,aligned_malloc和aligned_free,需要配合使用,否则会有内存泄漏问题。

#include <memory>

void* aligned_malloc(size_t size, size_t alignment)
{
	size_t offset = alignment - 1 + sizeof(void*);
	void * originalP = malloc(size + offset);
	size_t originalLocation = reinterpret_cast<size_t>(originalP);
	size_t realLocation = (originalLocation + offset) & ~(alignment - 1);
	void * realP = reinterpret_cast<void*>(realLocation);
	size_t originalPStorage = realLocation - sizeof(void*);
	*reinterpret_cast<void**>(originalPStorage) = originalP;
	return realP;
}

void aligned_free(void* p)
{
	size_t originalPStorage = reinterpret_cast<size_t>(p) - sizeof(void*);
	free(*reinterpret_cast<void**>(originalPStorage));
}

int main()
{	
	void * p = aligned_malloc(1024, 64);
	printf("0x%p\n", p);
	aligned_free(p);
	return 0;
}

添加一个测试程序,

#include <assert.h>

void TestAlignedMalloc()
{
  const int size = 100;
  const int alignment = 64;
  void* testArray[size];
  for (int i = 0; i < size; ++i)
  {
    void * p = aligned_malloc(1024, alignment);
    assert((reinterpret_cast<size_t>(p) & (alignment - 1)) == 0);
    printf("0x%p\n", p);
    testArray[i] = p;
  }
  for (int i = 0; i < size; ++i)
  {
    aligned_free(testArray[i]);
  }
}

int main()
{
  TestAlignedMalloc();
  return 0;
}

看看结果,

分配的内存地址都是以64-byte为边界,并且分配的内存最后也被成功释放了,函数是正确的。

源代码说明

本小段主要向不大了解解决思路的小伙伴做一些简单解释,程序大佬可以一笑而过哈。

首先我们要明确我们的解决方案,既然malloc分配的指针地址不能达到我们想要的字节对齐效果,我们就自己来调整这个指针。所以我们的做法是

这就是在C++中手动实现aligned_malloc的方法,希望大家在使用较老版本的C++的时候,有需要可以用上。如果使用的版本是C++17以上,那么还是推荐使用系统自带的方法。

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