Warum kümmert sich Malloc() um Grenzausrichtungen?

Das habe ich gehört malloc() Richtet den Speicher basierend auf dem zugewiesenen Typ aus. Zum Beispiel aus dem Buch Verstehen und Verwenden von C-Zeigern:

Der zugewiesene Speicher wird gemäß dem Datentyp des Zeigers ausgerichtet. Beispielsweise würde eine 4-Byte-Ganzzahl an einer Adressgrenze zugeordnet werden, die durch vier gleichmäßig teilbar ist.

Wenn ich folge, bedeutet dies das
int *integer=malloc(sizeof(int)); wird auf einer Adressgrenze zugewiesen, die gleichmäßig durch vier teilbar ist. Auch ohne Gießen (int *) auf malloc.

Ich arbeitete an einem Chat-Server; Ich lese von A ähnlicher Effekt mit structs.

Und ich muss fragen: Warum spielt es logischerweise eine Rolle, worauf die Adressgrenze selbst teilbar ist? Was ist falsch daran, eine Gruppe von Speicher der Melodie von zuzuweisen n*sizeof(int) Verwenden einer Ganzzahl für die Adresse 129?

Ich weiß, wie Zeigerarithmetik funktioniert *(integer+1)aber ich kann mir nicht vorstellen, wie wichtig Grenzen sind…

Der zugewiesene Speicher wird gemäß dem Datentyp des Zeigers ausgerichtet.

Wenn du redest mallocdas ist falsch. malloc egal, was Sie mit den Daten machen und weist Speicher zu, der so ausgerichtet ist, dass er dem strengsten nativen Typ der Implementierung entspricht.

Aus der Norm:

Der zurückgegebene Zeiger, wenn die Zuordnung erfolgreich ist, ist geeignet ausgerichtet, so dass es einem Zeiger auf jede Art von Objekt mit einer grundlegenden Ausrichtungsanforderung zugewiesen werden kann und dann verwendet, um auf ein solches Objekt oder ein Array solcher Objekte im zugewiesenen Speicherplatz zuzugreifen (bis der Speicherplatz explizit freigegeben wird).

Und:

Warum spielt es logischerweise eine Rolle, worauf die Adressgrenze selbst teilbar ist?

Aufgrund der Funktionsweise der zugrunde liegenden Maschine kann der Zugriff auf nicht ausgerichtete Daten teurer (z. B. x86) oder illegal (z. B. Arm) sein. Dadurch kann die Hardware Abkürzungen nehmen, die die Leistung verbessern / die Implementierung vereinfachen.

In vielen Prozessoren verursachen nicht ausgerichtete Daten eine „Falle“ oder „Ausnahme“ (dies ist eine andere Form der Ausnahme als die, die der C++-Compiler versteht. Sogar auf Prozessoren, die nicht abfangen, wenn Daten nicht ausgerichtet sind , es ist normalerweise langsamer (z. B. doppelt so langsam), wenn die Daten nicht korrekt ausgerichtet sind.Es liegt also im besten Interesse des Compilers/der Laufzeitbibliothek, sicherzustellen, dass die Dinge gut ausgerichtet sind.

Und nebenbei, malloc (normalerweise) weiß nicht, was Sie zuweisen. Stattdessen malloc richtet ALLE Daten, unabhängig von ihrer Größe, an einer geeigneten Grenze aus, die für den allgemeinen Datenzugriff “gut genug” ist – typischerweise 8 oder 16 Bytes in modernen Betriebssystem-/Prozessorkombinationen, 4 Bytes in älteren Systemen.

Das ist weil malloc weiß nicht, ob du es tust char* p = malloc(1000); oder double* p = malloc(1000);also muss davon ausgegangen werden, dass Sie speichern double oder was auch immer das Element mit den größten Ausrichtungsanforderungen ist.

Die Bedeutung der Ausrichtung ist kein Sprachproblem, sondern ein Hardwareproblem. Einige Maschinen sind nicht in der Lage, einen Datenwert zu lesen, der nicht richtig ausgerichtet ist. Andere können dies tun, tun dies jedoch weniger effizient, z. B. indem zwei Lesevorgänge erforderlich sind, um einen falsch ausgerichteten Wert zu lesen.

Das Buchzitat ist falsch; die Erinnerung zurückgegeben von malloc ist für jeden Typ garantiert richtig ausgerichtet. Auch wenn du schreibst char *ch = malloc(37);es ist immer noch für ausgerichtet int oder jede andere Art.

Sie scheinen zu fragen: “Was ist Ausrichtung?” Wenn ja, gibt es dazu schon mehrere Fragen zu SO, zB hier, oder eine gute Erklärung von IBM hier.

Es hängt von der Hardware ab. Sogar vorausgesetzt int ist 32 Bit, malloc(sizeof(int)) könnte eine Adresse zurückgeben, die durch 1, 2 oder 4 teilbar ist. Verschiedene Prozessoren handhaben den nicht ausgerichteten Zugriff unterschiedlich.

Prozessoren lesen nicht mehr direkt aus dem RAM, das ist zu langsam (es dauert Hunderte von Zyklen). Wenn sie sich also RAM schnappen, schnappen sie es sich in großen Stücken, wie 64 Bytes auf einmal. Wenn Ihre Adresse nicht ausgerichtet ist, kann die 4-Byte-Ganzzahl zwei 64-Byte-Cachezeilen überspannen, sodass Ihr Prozessor zwei Ladevorgänge ausführen und das Ergebnis korrigieren muss. Oder vielleicht haben die Ingenieure entschieden, dass es nicht notwendig ist, die Hardware zum Beheben nicht ausgerichteter Lasten zu bauen, sodass der Prozessor eine Ausnahme signalisiert: Entweder stürzt Ihr Programm ab, oder das Betriebssystem fängt die Ausnahme ab und repariert den Vorgang (Hunderte von verschwendeten Zyklen).

Das Ausrichten von Adressen bedeutet, dass Ihr Programm gut mit der Hardware zusammenspielt.

Weil es schneller ist; Die meisten Prozessoren Likes Daten, die ausgerichtet sind. Sogar einige Prozessoren KANN NICHT Zugriffsdaten, die nicht abgeglichen sind! (Wenn Sie versuchen, auf diese Daten zuzugreifen, kann ein Prozessorfehler auftreten.)