我有几个关于管理对齐内存块的问题，希望能得到跨平台的答案。但是，由于我相信跨平台的解决方案并不存在，所以我主要关心Windows和Linux，Mac OS和FreeBSD则次之。
如何最好地获得一个在16字节边界上对齐的内存块？（我知道使用malloc()的简单方法，分配一些额外的空间，然后将指针移动到正确对齐的值。不过，我希望有更少巧妙的方法。另外，下面还有其他问题。）
如果我使用普通的malloc()，分配额外的空间，然后将指针移动到正确对齐的位置，是否有必要保留块开头的指针以便释放？（在Windows上，在块中间调用free()似乎可以正常工作，但我想知道标准说什么，即使标准说你不能这样做，它是否在所有主要操作系统上都可以正常工作。我不关心像DS9K这样的鲜为人知的操作系统。）
这是困难/有趣的部分。在保留对齐的情况下，重新分配内存块的最佳方法是什么？理想情况下，这将比调用malloc()、复制，然后在旧块上调用free()更智能。我希望能够就地执行。
如果你的实现需要16字节对齐的标准数据类型（例如long long），malloc已经保证你返回的块将正确对齐。C99第7.20.3节规定：如果成功分配，则返回的指针适当地对齐，以便它可以赋值给任何类型的对象的指针。
你必须将与malloc给出的地址完全相同的地址传回到free中。没有例外。所以是的，你需要保留原始副本。
如果你已经有一个需要16字节对齐的类型，请参见上面的（1）。
除此之外，你可能会发现你的malloc实现为了效率而给你提供了16字节对齐的地址，尽管这不被标准保证。如果你需要，请始终实现自己的分配器。
就我个人而言，我会在malloc之上实现一个malloc16层，该层使用以下结构：
some padding for alignment (0-15 bytes)
size of padding (1 byte)
16-byte-aligned area
你可以编写 malloc16() 函数，调用 malloc 来获取一个比请求的内存块大 16 字节的块，找出对齐区域应该在哪里，将填充长度放在其之前，然后返回对齐区域的地址。
对于 free16，你只需要查看给定地址之前的字节以获取填充长度，从而计算出 malloc 返回的实际块的地址，并将其传递给 free。
这个代码没有经过测试，但应该是一个不错的开始：
void *malloc16 (size_t s) {
unsigned char *p;
unsigned char *porig = malloc (s + 0x10); // allocate extra
if (porig == NULL) return NULL; // catch out of memory
p = (porig + 16) & (~0xf); // insert padding
*(p-1) = p - porig; // store padding size
return p;
}
void free16(void *p) {
unsigned char *porig = p; // work out original
porig = porig - *(porig-1); // by subtracting padding
free (porig); // then free that
}
malloc16 中的神奇语句是 p = (porig + 16) & (~0xf);，它会在地址上加上 16，并将低 4 位设置为 0，实际上将其带回到下一个最低对齐点（+16 确保它超过了实际分配块的起始点）。
现在，我不认为上面的代码有任何优秀之处。您必须在相关平台上测试它是否可用。它的主要优点在于抽象了难看的部分，因此您永远不必担心它。
malloc返回一个适当对齐的指针，但这仅适用于存在于C语言范围内的类型。例如，如果OP使用SSE指令编写汇编代码，则可能需要更大的对齐方式，当然，C实现不负责提供它。此外，OP可能希望指针适合（例如）28位，以便将其他数据紧密地打包到指针中。 :-) - R.. GitHub STOP HELPING ICE__m128这样的类型，因为使用这种类型是正式未定义行为，这使得malloc()免除了所有责任。 - caf在C11中，您可以使用void *aligned_alloc( size_t alignment, size_t size );原语开始，其中参数为:
alignment - 指定对齐方式。必须是实现支持的有效对齐方式。 size - 分配的字节数。对齐的整数倍。
返回值
成功时，返回指向新分配内存开头的指针。返回的指针必须用free()或realloc()释放。
失败时，返回空指针。
示例:
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
int main(void)
{
int *p1 = malloc(10*sizeof *p1);
printf("default-aligned addr: %p\n", (void*)p1);
free(p1);
int *p2 = aligned_alloc(1024, 1024*sizeof *p2);
printf("1024-byte aligned addr: %p\n", (void*)p2);
free(p2);
}
default-aligned addr: 0x1e40c20
1024-byte aligned addr: 0x1e41000
我不知道有任何方法可以请求malloc返回比通常更严格对齐的内存。至于Linux上的“通常”，从man posix_memalign（如果您喜欢，可以使用它来获取更严格对齐的内存）：
GNU libc malloc（）始终返回8字节对齐的内存地址，因此仅在需要较大对齐值时才需要这些例程。
您必须使用由malloc（），posix_memalign（）或realloc（）返回的相同指针释放内存。
像往常一样使用realloc（），包括足够的额外空间，以便如果返回的新地址尚未对齐，则可以稍微移动它以对齐它。很糟糕，但这是我能想到的最好的方法。
memmove来重新对齐比起直接分配新内存更糟糕。在大多数实际情况下，你会触发两个复制操作。 - R.. GitHub STOP HELPING ICEmmap一次分配一页，维护最近释放地址的缓存以进行快速分配，为您处理所有对齐，并使您能够根据需要精确移动/增长对象。 malloc非常适用于通用分配，但如果您了解数据布局和分配需求，则可以设计一个系统以完全满足这些要求。最棘手的要求显然是第三个，因为任何基于malloc() / realloc()的解决方案都会受到realloc()将块移动到不同对齐方式的影响。
在Linux上，您可以使用使用mmap()创建的匿名映射代替malloc()。由mmap()返回的地址必须与页面对齐，并且可以使用mremap()扩展映射。
在你的系统上进行实验。 在许多系统上（特别是64位系统），您从 malloc()获得16字节对齐的内存。 如果没有，则必须分配额外的空间并移动指针（在几乎所有机器上最多移动8个字节）。
例如，x86 / 64上的64位Linux具有16字节的 long double ，它是16字节对齐的 - 因此所有内存分配都是16字节对齐的。 但是，在32位程序中， sizeof（long double）为8，内存分配仅为8字节对齐。
是的 - 您只能 free（）由 malloc（）返回的指针。 其他任何操作都可能导致灾难。
如果您的系统执行16字节对齐的分配，则不存在问题。 如果没有，则您需要自己的reallocator，它执行16字节对齐的分配，然后复制数据 - 或者使用系统 realloc（）并在必要时调整重新对齐的数据。
请仔细查看您的malloc()手册页面；可能有选项和机制可以调整它的行为，使其符合您的要求。
在MacOS X上，有posix_memalign()和valloc()（提供页面对齐分配），还有一整套“分区malloc”函数，由man malloc_zoned_malloc标识，头文件是<malloc/malloc.h>。
你也许可以在Microsoft VC++和其他编译器中使用以下代码：
#pragma pack(16)
这样就可以强制malloc（）返回一个16字节对齐的指针。类似于：
ptr_16byte = malloc( 10 * sizeof( my_16byte_aligned_struct ));
如果malloc（）能够正常工作，我认为realloc（）也同样适用。
这只是一个想法。
-- pete
realloc，它几乎总是会调用malloc和memcpy，所以不必担心尝试找到解决方案。 - R.. GitHub STOP HELPING ICE