内存对齐分配

某些硬件和系统调用要求内存按特定边界对齐（如 16 字节对齐用于 SIMD，页对齐用于内存映射）。C99 的 aligned_alloc（C11）和 POSIX 的 posix_memalign 提供对齐分配功能。

posix_memalign（POSIX）

#include <stdlib.h>

void *p;
int result = posix_memalign(&p, 64, 1024);   /* 64 字节对齐，1024 字节 */
if (result == 0) {
    /* p 是 64 字节对齐的 */
    printf("%p\n", p);           /* 地址低 6 位为 0 */
    free(p);
}

aligned_alloc（C11）

#include <stdlib.h>

/* C11 标准 */
void *p = aligned_alloc(64, 1024);   /* 64 字节对齐 */
if (p != NULL) {
    /* 使用 */
    free(p);
}

手动对齐

void *aligned_malloc(size_t size, size_t alignment)
{
    void *p = malloc(size + alignment + sizeof(void *));
    if (p == NULL) return NULL;
    
    /* 计算对齐地址 */
    void *aligned = (void *)(((size_t)p + alignment + sizeof(void *)) 
                              & ~(alignment - 1));
    
    /* 存储原始地址 */
    ((void **)aligned)[-1] = p;
    
    return aligned;
}

void aligned_free(void *p)
{
    if (p != NULL)
        free(((void **)p)[-1]);
}

应用场景

SIMD 指令：

/* SSE 需要 16 字节对齐 */
float *data = aligned_alloc(16, 64 * sizeof(float));

/* AVX 需要 32 字节对齐 */
float *data = aligned_alloc(32, 64 * sizeof(float));

DMA 传输：

/* 某些 DMA 需要页对齐 */
void *buffer = aligned_alloc(4096, 4096);

最佳实践

需要特殊对齐时用 posix_memalign 或 aligned_alloc
SIMD 数据按指令集要求对齐（SSE:16, AVX:32, AVX-512:64）
对齐大小必须是 2 的幂
对齐分配的内存用对应方式释放
普通数据用 malloc 即可