如何分配与页面大小对齐的内存？

Question

我需要分配内存，该内存应按页面大小对齐。 我需要将此内存传递给一个计算所有数据块异或的ASM代码。 我需要使用malloc()来完成此操作。

- Chinna

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我需要使用 malloc() 完成这个任务。你为什么已经决定了解决方案呢？ - David Heffernan

RTFM - r3mainer

Answer 1

有相应的函数可以实现这一点，建议使用这些函数。

如果出于任何原因无法使用这些函数，则通常的做法是将块大小添加到分配大小中，然后使用整数运算技巧来对指针进行舍入。

类似于这样：

/* Note that alignment must be a power of two. */
void * allocate_aligned(size_t size, size_t alignment)
{
  const size_t mask = alignment - 1;
  const uintptr_t mem = (uintptr_t) malloc(size + alignment);
  return (void *) ((mem + mask) & ~mask);
}

这个还没有进行深入的测试，但是你会明白意思。

请注意，后续将无法确定指向要释放内存的正确指针。为了解决这个问题，我们需要添加一些额外的机制：

typedef struct {
  void *aligned;
} AlignedMemory;

AlignedMemory * allocate_aligned2(size_t size, size_t alignment)
{
  const size_t mask = alignment - 1;
  AlignedMemory *am = malloc(sizeof *am + size + alignment);
  am->aligned = (void *) ((((uintptr_t) (am + 1)) + mask) & ~mask);
  return am;
}

这种方法对指针进行了一些处理，使你可以使用free()释放指针，但是你需要通过引用aligned指针来获取正确对齐的指针。

- unwind

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@glglgl：做和malloc相同的事情。在返回给用户的地址之前的4个字节中写入原始地址。 - Damon

@AlterMann 呵呵。好的，因为我需要一个整数而不是指针。我的通常限制在这里不适用，void * 不会自动转换为 uintptr_t。 :) - unwind

Answer 2

我认为仅使用malloc是不可能的。你可以使用memalign():

char *data = memalign(PAGESIZE, alloc_size);

其中PAGESIZE是页面的大小，alloc_size是将要分配的内存大小。

页面的大小可以使用sysconf(_SC_PAGESIZE)来获取。

- fede1024

Answer 3

使用 posix_memalign 函数来获得已经对齐的内存。

注意：valloc 和 memalign 函数都已经过时。

- Sunil Bojanapally

Answer 4

请使用 valloc 替代 malloc - 它与 malloc 具有相同的函数签名，但它分配的内存是页面对齐的。请注意，您仍然需要使用 free() 释放内存。

还要注意，valloc 在技术上已经过时了，因此考虑使用 posix_memalign，尽管这不像 malloc 那样简单，因为它具有非常不同的函数签名。

- Paul R

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valloc已被记录为过时，请勿使用！ - Basile Starynkevitch

我认为 valloc 还将存在很长一段时间。请注意，它不仅适用于 Linux，还适用于 BSD/Mac OS X/等等。但是，为了完整起见，我已添加了一个关于使用更加繁琐的 posix_memalign 的注释。 - Paul R

Answer 5

// 面向Linux， // 看看我排列的诡计

我刚刚写了一个程序，需要分配硬件页面对齐的内存;以下是包含main()函数的程序正文：

main()函数调用Func_a()函数，该函数调用Func_b()函数，后者又调用前面提到的Func_a()函数，以此类推......递归地进行并且没有停止条件，因此无限期地烧毁程序堆栈，最终导致SIGSEGV。

希望这能帮助你：

#include "Func_A.h"
#include "Func_B.h"


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

#define STACK_SIZE (1024 * 1024)

int main(void)
{
  // Allocate a 2nd stack for the SIG_SEGV signal handler
  long pgsz = sysconf(_SC_PAGESIZE);
  printf("Page size is %ld\n", pgsz);

  long stacksize = STACK_SIZE;

  long sigstkpages = (STACK_SIZE + (pgsz - 1) ) / pgsz;

  void* newstack = calloc(sigstkpages, pgsz);
  if (NULL == newstack)
  {
    perror("calloc()\n");
    exit(2);
  }
  newstack = (void*) (((((long) newstack) + (pgsz - 1)) / pgsz) * pgsz);
  void* newstackhigh = (void*) (((long) newstack) + (stacksize - 1));
  stacksize = (newstackhigh - newstack) + 1;
  printf("Stack size is %ld\n", stacksize);

  printf("New Stack spans %p-%p  (%ld pages)\n", newstack, newstackhigh, sigstkpages);

  a();
}

它的输出为：

页面大小为4096 堆栈大小为1048576 新堆栈跨越0x7f28435cd000-0x7f28436ccfff（256页） 分段错误（核心已转储）

在这里预期发生核心转储。

- Roll Valentin Kremlins