关于memalign和malloc的区别

Posted 2023-05-06

参考技术A 在GNU系统中，malloc或realloc返回的内存块地址都是8的倍数（如果是64位系统，则为16的倍数）。如果你需要更大的粒度，请使用memalign或valloc。这些函数在头文件“stdlib.h”中声明。

在GNU库中，可以使用函数free释放memalign和valloc返回的内存块。但无法在BSD系统中使用，而且BSD系统中并未提供释放这样的内存块的途径。

函数：void * memalign (size_t boundary, size_t size)
函数memalign将分配一个由size指定大小，地址是boundary的倍数的内存块。参数boundary必须是2的幂！函数memalign可以分配较大的内存块，并且可以为返回的地址指定粒度。

函数：void * valloc (size_t size)
使用函数valloc与使用函数memalign类似，函数valloc的内部实现里，使用页的大小作为对齐长度，使用memalign来分配内存。它的实现如下所示：
void *
valloc (size_t size)

return memalign (getpagesize (), size);
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posix_memalign 有对应的 c++ 吗？

【中文标题】posix_memalign 有对应的 c++ 吗？

【英文标题】：Is there a c++ counterpart to posix_memalign?

【发布时间】：2014-12-17 01:09:56

【问题描述】：

当我在 C++ 代码中调用 posix_memalign 为 Foo 类型的对象分配对齐内存时，我需要对该指向 void** 的指针的地址执行 reinterpret_cast。

一般来说，当我遇到这种情况时，这意味着我缺少一些语言功能。也就是说，当我应该调用new 时，感觉就像我在c++ 中调用malloc。 , c++ 中的对齐内存分配是否存在类型感知 new 等效项？

【问题讨论】：

我认为它会默认对齐（使用 new 时），除非您有目的地确保它不是？

@Borgleader，我也这么认为，但事实并非如此。我在运行时检查了地址的最后 6 位上的 assert，但失败了。

使用alignas关键字？

为Foo重载新的以使用posix_memalign?

您的 GCC 版本可能支持对齐扩展，其工作方式类似于现在标准化的对齐。见gcc.gnu.org/onlinedocs/gcc/Type-Attributes.html。

【参考方案1】：

我将首先从核心建议开始。

Foo* aligned_foo() 
  void* raw = 0;
  if(posix_memalign(&raw, 8, sizeof(Foo)))
    return 0; // we could throw or somehow communicate the failure instead
  try
    return new(raw) Foo();
  catch(...)
    free(raw);
    throw;
  

然后当你完成Foo* foo 后，使用foo->~Foo(); free(foo); 而不是delete。

请注意缺少reinterpret_casts。

---

这是一个使其通用的尝试：

// note: stateless.  Deleting a derived with a base without virtual ~base a bad idea:
template<class T>
struct free_then_delete 
  void operator()(T*t)const
    if(!t)return;
    t->~T();
    free(t);
  ;
;
template<class T>
using aligned_ptr=std::unique_ptr<T,free_then_delete<T>>;

// the raw version.  Dangerous, because the `T*` requires special deletion:
template<class T,class...Args>
T* make_aligned_raw_ptr(size_t alignment, Args&&...args) 
  void* raw = 0;
  if(int err = posix_memalign(&raw, alignment, sizeof(T)))
  
    if (err==ENOMEM)
      throw std::bad_alloc;
    return 0; // other possibility is bad alignment: not an exception, just an error
  
  try 
    // returns a T*
    return new(raw) T(std::forward<Args>(args)...);
   catch(...)  // the constructor threw, so clean up the memory:
    free(raw);
    throw;
  

template<class T,class...Args> // ,class... Args optional
aligned_ptr<T> make_aligned_ptr(size_t alignment=8, Args&&...args)
  T* t = make_aligned_raw_ptr<T>(alignment, std::forward<Args>(args)...);
  if (t)
    return aligned_ptr<T>(t);
  else
    return nullptr;

unique_ptr 别名 aligned_ptr 将销毁器与指针捆绑在一起——因为这些数据需要销毁和释放，而不是删除，这很清楚。您仍然可以.release() 指针移出，但您仍然需要执行这些步骤。

【讨论】：

@dyp 失败（非零返回值）我们中止并返回一个仍然为空的retval

@dyp 已修复。添加了alignment 参数。我可以让错误代码抛出，但是......我很懒。我想抛出内存是有道理的。 ......那会奏效：aligned_ptr<T> 不能投入建设这一事实也让人感到温暖和模糊。我试图启用 NRVO，所以所有路径都返回 retval。 OP 表明他们正在使用一些古老的编译器，因此“好吧，你不必这样做”，return ; 在 C++03 中不太漂亮。

不确定你在哪里return ;。对于第一个返回 return nullptr; 将起作用，因为该 ctor 不明确。第二个返回不能使用，因为那个ctor 是显式的。

@dyp 我修复了另一个错误，并颠倒了建议——把具体的（简短的）版本放在第一位，用你的return new(raw) Foo(); 那个很干净，我几乎想用它作为核心unique_ptr 一个 -- 让unique_ptr 一个只需用删除器包装即可。

@dyp 重写。我认为_raw_ptr 和_ptr 版本更简洁。现在抛出内存不足，如new。

【参考方案2】：

实际上，您不想执行reinterpret_cast，因为您的Foo 构造函数不会被调用。如果需要从特殊位置分配内存，则调用placement new 在该内存中构造对象：

void* alloc;
posix_memalign(&alloc, 8, sizeof(Foo));
Foo* foo = new (foo) Foo();

唯一的其他方法（C++11 之前）是为您的类覆盖 new 运算符。如果您有一个总是需要这种特殊分配的特定类，则此方法有效：

class Foo 
    void* operator new(size_t size) 
        void* newobj;
        posix_memalign(&newobj, 8, sizeof(Foo));
        return newobj;
    
;

然后，无论何时您调用new Foo()，它都会调用此分配器。请参阅http://en.cppreference.com/w/cpp/memory/new/operator_new 了解更多信息。可以为单个类或全局覆盖 operator new 和 operator delete。

【讨论】：

如果我不执行reinterpret_cast，我会收到编译器错误（或者可能是升级警告）。

另外我一点也不介意没有调用构造函数（我已经做了一个新的放置），但我非常关心对齐。

对不起，我正在考虑重新解释演员在另一个方向（对 Foo）。确实，Foo** 需要演员表作废**。

我认为这个reinterpret_cast 违反了严格的别名规则。你可以试着通过这样写来避免这种情况：void* foo_v; posix_memalign(&foo_v, 8, sizeof(Foo)); auto foo = new (foo_v) Foo();

如果你说std::vector<Foo>，你会大吃一惊：-S

【参考方案3】：

C++11 增加了对对齐声明和对齐分配的原生语言支持。

您可以在 C++11 中的类型上指定 alignas(N)，以指定新对象的最小对齐方式，默认 new 将遵守该对齐方式。

来自cppreference的示例：

struct alignas(16) sse_t  // SSE-safe struct aligned on 16-byte boundaries
    float v[4];
;

那么你可以简单地做

sse_t *ssevec = new sse_t;

要替换posix_memalign，您可以使用std::aligned_storage<sizeof(T), N>，同样在C++11 中。

【讨论】：

AFAIK，alignas 说明符仅适用于变量声明（静态/全局和本地/堆栈变量）。您可以在声明站点将其指定为声明类型的限定符，也可以在我们用于声明的类之一上指定。

这个答案部分错误！在 C++11 中，new 在某些情况下不尊重 alignas(): ***.com/questions/15511909/…