这个内存分配器是如何工作的？

Question

所以，我就坐下来决定写一个内存分配器。我累了，所以我只是扔了一些东西。我最终得到的是这样的：

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>

#define BUFSIZE 1024

char buffer[BUFSIZE];
char *next = buffer;

void *alloc(int n){
    if(next + n <= buffer + BUFSIZE){
        next += n;
        return (void *)(next - n);
    }else{
        return NULL;
    }
}

void afree(void *c){
    next = (char *)c;
}

int main(){
    int *num = alloc(sizeof(int));
    *num = 5643;
    printf("%d: %d", *num, sizeof(int));
    afree(num);
}

由于某种原因，这行得通。但我无法解释它为什么起作用。这可能与我累的事实有关，但我真的不明白它为什么会起作用。所以，从逻辑上讲，这就是它应该做的事情，据我所知：

1. 它创建一个 char 数组，其指针指向数组的第一个元素。

2. 当我调用值为 4 的 alloc（这是一个 int 的大小，正如我在下面测试过的）时，它应该设置为指向数组的第四个元素。然后它应该返回一个 char 指针，指向转换为 void 指针的数组的前 4 个字节。

3. 然后我将该值设置为大于 char 的最大值。 C 应该意识到这是不可能的，然后应该将其截断为 *num % sizeof(char)。

我有一个关于为什么会这样的猜测：当 char 指针被强制转换为 void 指针然后变成整数时，它会以某种方式改变指针的大小，以便它能够指向整数。 （我不仅尝试过使用整数的内存分配器，还尝试使用结构，而且它似乎也适用于它们）。

这个猜测是正确的，还是我太累了，无法思考？

编辑：

编辑2：我想我已经理解了。我意识到我昨天的措辞很糟糕。让我失望的是返回的指针实际上指向一个字符，但我仍然能够以某种方式存储一个整数值。

Answer 1

发布的分配器实现了标记和释放分配方案：

• alloc(size) 如果在竞技场中至少有 size 未分配字节可用，则返回一个有效指针。可用大小相应减小。请注意，此指针只能用于存储字节，因为它没有正确对齐其他任何内容。此外，从 C 标准的严格解释来看，即使指针正确对齐，将其用作指向任何其他类型的指针也会违反严格的别名规则。

• afree(ptr) 将竞技场重置为alloc() 返回ptr 之前的状态。让afree(NULL) 将竞技场重置为其初始状态将是一个有用的扩展。

注意main() 函数尝试使用alloc(sizeof(int)) 返回的指针作为指向int 的指针。这会调用未定义的行为，因为无法保证 buffer 会为此正确对齐，并且违反了严格的别名规则。

另请注意，第二个参数的 printf 格式 printf("%d: %d", *num, sizeof(int)); 不正确。如果 C 运行时库太旧而无法支持 %zd，则应该是 printf("%d: %zd", *num, sizeof(int)); 或 printf("%d: %d", *num, (int)sizeof(int));。

Answer 2

其实！我想出了这种行为的原因！这就是我想知道的，但是，我昨天不太擅长将我的想法变成文字（对不起）。我将我的代码修改为这样的：

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>

#define BUFSIZE 1024

char buffer[BUFSIZE];
char *next = buffer;

void *alloc(int n){
    if(next + n <= buffer + BUFSIZE){
        next += n;
        return (void *)(next - n);
    }else{
        return NULL;
    }
}

void afree(void *c){
    next = (char *)c;
}

int main(){
    int *num = alloc(sizeof(int));
    *num = 346455;
    printf("%d: %d\n", *num, (int)sizeof(int));
    printf("%d, %d, %d, %d", *(next - 4), *(next - 3), *(next - 2), *(next - 1));
    afree(num);
}

现在，最后一个 printf 产生“87, 73, 5, 0”。 如果将所有值转换为一个大的二进制值，您将得到：00000000 00000101 01001001 01010111。如果您将该二进制值转换为十进制，您将得到 *num 的原始值，即 346455。因此，基本上它将整数分成 4 个字节，并将它们放入数组的不同元素中。我认为这是实现定义的，并且与小端和大端有关。它是否正确？我的第一个预测是它会截断整数并基本上将值设置为 (整数值) % sizeof(char)。

Answer 3

int *num = alloc(sizeof(int));

说 - '这是一个指向某个空间的指针 (alloc)，让我们说它指向一个整数 (int*)。'

你说的

 *num = 5643;

也就是说 - 将该整数设置为 5643。

为什么它不起作用 - 因为 alloc 实际上确实返回了一个指向可以保存整数的好内存块的指针