在 GCC 中对齐 malloc()？答案

【问题标题】：aligned malloc() in GCC?在 GCC 中对齐 malloc()？
【发布时间】：2014-05-15 11:35:48
【问题描述】：

在 GCC 或 glibc 中是否有任何标准化函数可以在对齐的指针处分配内存块？像 MSVC 中的 _align_malloc()？

【问题讨论】：

【解决方案1】：

自从提出问题后，C11 标准化了一个新功能：

void *aligned_alloc(size_t alignment, size_t size);

它在 glibc 中可用（据我所知，不在 Windows 上）。它以与memalign 相同的顺序获取其参数，与Microsoft 的_aligned_malloc 相反，并像往常一样使用相同的free 函数进行释放。

一个细微的区别是aligned_alloc 要求size 是alignment 的倍数。

【讨论】：

【解决方案2】：

查看memalign 系列函数。

【讨论】：

【解决方案3】：

[posix_memalign()][1] 函数提供对齐的内存分配和从 glibc 2.1.91 开始可用。

但不一定与其他编译器：引用标准 “posix_memalign() 函数是咨询信息选项的一部分，不需要在所有实现中提供。”

【讨论】：

【解决方案4】：

x86/x64 世界的大多数编译器都支持_mm_malloc 和_mm_free，至少：

AFAIK，这些功能根本不是标准。但据我所知，这是最受支持的。其他函数更特定于编译器：

还有 C11 标准函数，但不幸的是它们不在 c++11 中，并且在 c++ 中包含它们需要非标准的预处理器定义...

【讨论】：

【解决方案5】：

这取决于您期望的对齐方式。您想要更严格的对齐方式还是更宽松的对齐方式？

malloc 根据定义保证返回一个正确对齐的指针，用于存储 C 程序中的任何标准类型（因此，任何从标准类型构建的类型）。是你要找的吗？还是您需要不同的东西？

【讨论】：

一个常见的问题是 SIMD 类型（如 SSE 向量）不被视为“标准类型”，因此它们比malloc 提供的对齐要求更严格。
想要这样做的另一个原因是性能。通过对齐数据结构使其跨越n 而不是n+1 L1 高速缓存行（通常大小为 4096 字节左右），您平均可以获得更快的内存访问。对于某些应用程序，比如音频处理，缓冲区是 L1 缓存行的大小，或者是该大小的小倍数，这可能会产生很大的不同。
@nitro2k01：缓存行要小得多，例如x86 上为 32，amd64 上为 64。 OTOH 页面为 4k。

【解决方案6】：

自 C++17 起，标准库函数std::aligned_alloc() 带有签名：

void* aligned_alloc( std::size_t alignment, std::size_t size );

您必须#include <cstdlib> 才能使用它。 size 参数必须是 alignment 的倍数。失败时返回空指针。使用 std::free() 释放分配的指针。

虽然不是所有的编译器都实现了这个标准功能。例如，MSVC 出于下一个原因没有实现它（阅读here）：

MSVC 不支持aligned_alloc 函数。 C11 指定aligned_alloc() 的方式与Microsoft 的free() 实现不兼容，即free() 必须能够处理高度对齐的分配。

对于 MSVC，必须使用 _aligned_malloc() 和 _aligned_free()。

但是 GCC/G++ 有这个标准std::aligned_alloc()，至少我在 Windows+Cygwin 上测试过这个。

【讨论】：