C++实现aligned_malloc

Z时代
2024-01-10
分类：技术分享

malloc的默认行为">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;
}