Linux下的内存对齐函数

在Linux下内存对齐的函数包括posix_memalign, aligned_alloc, memalign, valloc, pvalloc，其各个函数的声明如下：

int posix_memalign(void **memptr, size_t alignment, size_t size);
void *memalign(size_t alignment, size_t size);
void *aligned_alloc(size_t alignment, size_t size);
void *valloc(size_t size);
void *pvalloc(size_t size);

1. posix_memalign函数：分配size大小的字节，并将分配的内存地址存放在memptr中。分配的内存的地址将是alignment的倍数，且必须是2的幂次方和sizeof(void*)的倍数。如果size为0，则函数返回NULL或一个唯一的指针值，以便可以成功传递给free函数。如果分配成功返回0.

2. memalign函数：是一个废弃的函数，分配size大小的字节，返回已分配的内存地址指针，其内存地址将是alignment的倍数，且必须是2的幂次方。如果分配失败返回NULL。

3. aligned_alloc函数：用法与memalign函数相同，但是size大小应该alignment的倍数。如果分配失败返回NULL。

4. valloc函数：是一个废弃的函数，分配size大小的字节，返回已分配的内存地址指针，其内存地址将是页大小(page size)的倍数。如果分配失败返回NULL。

5. pvalloc函数：是一个废弃的函数，用法与valloc相似.如果分配失败返回NULL。

malloc函数总是返回8字节对齐的内存地址，在64bits上是16字节对齐。

以上所有函数均可以通过free函数进行释放。

alignas也可以用于内存对齐，可以使用alignof来判断是采用多少字节进行对齐，alignas和alignof要配对使用，否则单独调用alignof返回的结果是不准确的。

以下是测试代码(sample_memory_alignment.cpp)：

#include <stdlib.h>
#include <malloc.h>
#include <iostream>int main()
{for (int i = 0; i < 100; ++i) {void* p1 = nullptr;size_t alignment = 64;size_t size = 512;int ret = posix_memalign(&p1, alignment, size);void* p2 = memalign(alignment, size);void* p3 = aligned_alloc(alignment, size);void* p4 = valloc(size);void* p5 = pvalloc(size);void* p6 = malloc(size);size_t remainder = 0;remainder = (unsigned long)p1 % alignment;if (remainder != 0)fprintf(stderr, "posix_memalign don't align: %d\n", remainder);remainder = (unsigned long)p2 % alignment;if (remainder != 0)fprintf(stderr, "memalign don't align: %d\n", remainder);remainder = (unsigned long)p3 % alignment;if (remainder != 0)fprintf(stderr, "aligned_alloc don't align: %d\n", remainder);remainder = (unsigned long)p4 % alignment;if (remainder != 0)fprintf(stderr, "valloc don't align: %d\n", remainder);remainder = (unsigned long)p5 % alignment;if (remainder != 0)fprintf(stderr, "pvalloc don't align: %d\n", remainder);remainder = (unsigned long)p6 % alignment;if (remainder != 0)fprintf(stderr, "malloc don't algin: %d\n", remainder);struct Empty{};struct alignas(64) Empty64{};fprintf(stdout, "alignment: %d, %d, %d\n", alignof(Empty), alignof(Empty64), alignof(p6));free(p1); free(p2); free(p3); free(p4); free(p5); free(p6);}fprintf(stdout, "void* size: %d\n", sizeof(void*));return 0;
}

CMakeLists.txt内容如下：

PROJECT(samples_cplusplus)
CMAKE_MINIMUM_REQUIRED(VERSION 3.0)# 支持C++11
SET(CMAKE_C_FLAGS "${CMAKE_C_FLAGS} -g -Wall -O2 -std=c11")
SET(CMAKE_CXX_FLAGS "${CMAKE_CXX_FLAGS}  -g -Wall -O2 -std=c++11")INCLUDE_DIRECTORIES(${PROJECT_SOURCE_DIR})FILE(GLOB samples ${PROJECT_SOURCE_DIR}/*.cpp)FOREACH (sample ${samples})STRING(REGEX MATCH "[^/]+$" sample_file ${sample})STRING(REPLACE ".cpp" "" sample_basename ${sample_file})ADD_EXECUTABLE(test_${sample_basename} ${sample})TARGET_LINK_LIBRARIES(test_${sample_basename} pthread)
ENDFOREACH()

build.sh脚本内容如下：

#! /bin/bashreal_path=$(realpath $0)
dir_name=`dirname "${real_path}"`
echo "real_path: ${real_path}, dir_name: ${dir_name}"new_dir_name=${dir_name}/build
mkdir -p ${new_dir_name}
cd ${new_dir_name}
cmake ..
makecd -

编译及测试方法如下：首先执行build.sh，然后再执行./build/test_sample_memory_alignment即可。

GitHub： https://github.com/fengbingchun/Linux_Code_Test

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