如何仅使用标准库分配对齐的内存？

在工做面试中，我刚刚完成了一次测试，一个问题困扰着我，甚至使用Google做为参考。 我想看看StackOverflow小组能够作什么：

memset_16aligned函数须要一个16字节对齐的指针传递给它，不然它将崩溃。

a）您将如何分配1024个字节的内存，并将其与16个字节的边界对齐？
b）执行memset_16aligned后memset_16aligned内存。

{    
   void *mem;
   void *ptr;

   // answer a) here

   memset_16aligned(ptr, 0, 1024);

   // answer b) here    
}

---

#1楼

long add;   
mem = (void*)malloc(1024 +15);
add = (long)mem;
add = add - (add % 16);//align to 16 byte boundary
ptr = (whatever*)(add);

---

#2楼

您还能够添加一些16个字节，而后经过在指针下面添加（16-mod）将原始ptr推向16位对齐：

main(){
void *mem1 = malloc(1024+16);
void *mem = ((char*)mem1)+1; // force misalign ( my computer always aligns)
printf ( " ptr = %p \n ", mem );
void *ptr = ((long)mem+16) & ~ 0x0F;
printf ( " aligned ptr = %p \n ", ptr );

printf (" ptr after adding diff mod %p (same as above ) ", (long)mem1 + (16 -((long)mem1%16)) );


free(mem1);
}

---

#3楼

在16字节和15字节计数的填充前沿上，您须要添加以得到N对齐的实际数字是max（0，NM） ，其中M是内存分配器的天然对齐（均为2的幂）。

因为任何分配器的最小内存对齐方式都是1个字节，所以15 = max（0,16-1）是一个保守的答案。 可是，若是您知道内存分配器将为您提供32位int对齐的地址（这是很常见的），则可使用12做为填充。

对于此示例而言，这并不重要，可是在具备12K RAM的嵌入式系统中，每一个int保存的计数都很是重要。

若是您实际上要尝试保存全部可能的字节，则实现它的最佳方法是将其做为宏，以便您能够将其做为本机内存对齐。 一样，这可能仅对须要保存每一个字节的嵌入式系统有用。

在下面的示例中，在大多数系统上，对于MEMORY_ALLOCATOR_NATIVE_ALIGNMENT ，值1很好，可是对于咱们的具备32位对齐分配的理论嵌入式系统，如下内容能够节省一小部分宝贵的内存：

#define MEMORY_ALLOCATOR_NATIVE_ALIGNMENT    4
#define ALIGN_PAD2(N,M) (((N)>(M)) ? ((N)-(M)) : 0)
#define ALIGN_PAD(N) ALIGN_PAD2((N), MEMORY_ALLOCATOR_NATIVE_ALIGNMENT)

---

#4楼

特定于MacOS X：

1. 用malloc分配的全部指针均对齐16个字节。

2. 支持C11，所以您只需调用aligned_malloc（16，大小）便可。

3. MacOS X会在启动时针对memset，memcpy和memmove选择针对单个处理器进行了优化的代码，而且该代码使用了您从未据说过的技巧来使其快速运行。 memset运行速度比任何手写的memset16快99％，这使整个问题毫无心义。

若是您想要100％可移植的解决方案，那么在C11以前没有。 由于没有可移植的方法来测试指针的对齐方式。 若是没必要100％可移植，则可使用

char* p = malloc (size + 15);
p += (- (unsigned int) p) % 16;

假定将指针转换为unsigned int时，指针的对齐方式存储在最低位。 转换为unsigned int会丢失信息并由实现定义，但这不要紧，由于咱们不会将结果转换回指针。

固然，最糟糕的部分是原始指针必须保存在某个地方才能用它调用free（）。 因此总的来讲，我真的会怀疑这种设计的智慧。

---

#5楼

若是存在约束，则不能浪费单个字节，则此解决方案有效：注意：在某些状况下，它能够无限执行：D

void *mem;  
   void *ptr;
try:
   mem =  malloc(1024);  
   if (mem % 16 != 0) {  
       free(mem);  
       goto try;
   }  
   ptr = mem;  
   memset_16aligned(ptr, 0, 1024);