C 在单个字中存储整数和位

我读了一篇文章，在幻灯片7中，它建议在一个单词中存储区域大小和可用性，以节省空间。另一种方法是使用两个字，这是浪费，因为可用性位只需要为0或1

这是给出的解释：

• 如果块对齐，低阶地址位始终为0
• 为什么要存储一个始终为-0的位
• 将其用作分配/自由标志！当读取大小字时，必须屏蔽此位

但我并不真正理解它是如何工作的，以及如何在C中实现它。为什么大小整数的一位总是0？

（由Posix指定）应该

• 返回一个新的内存块；或故障时

  NULL

  ；返回的指针不是程序中任何其他指针的别名
• 返回一个适当对齐的内存块。对齐约束是特定于编译器、ABI和处理器的。（通常，对齐应该是两个单词）

大小并不总是零。（事实上，它从来都不是零）。您可以将其四舍五入为两个单词的倍数，并将最后一位用作已用/空闲位

但是，

malloc

返回的指针应该适当对齐，例如8字节。因此，它们的底部3位为零，分配给

malloc

-ed区域的字节大小是8字节的倍数（高于传递给

malloc

的请求大小），因此最后3位为零（您可以将最后一位用于其他目的，例如，已用/空闲位）

• 如果块对齐，低阶地址位始终为0

这是理解这一切的关键。许多CPU要求多字节原语值存储在可被原语中字节数整除的地址：16位原语需要存储在偶数地址；32位

int

s需要存储在可被4整除的地址，以此类推。试图通过对应于奇数地址的指针访问

int

，会导致总线错误

---

在这样的系统中，

malloc

必须始终返回适合存储给定CPU支持的任何原语的地址。因此，如果CPU支持32位整数，则

malloc

返回的所有地址必须可被

4

整除。这样的地址据说是对齐的。为了符合这一要求，

malloc

实现将程序请求的块在末尾的大小调整为0到3个字节，使其长度可被

4

整除。作为该决定的结果，对齐块地址的最后两位将始终为零。

malloc

的实现可以将这些位用于自己的目的，只要它们在返回结果给调用者之前被“屏蔽掉”。

为什么大小整数的一位总是0？

我明白为什么这让人困惑，但我不认为他们在幻灯片7上是这么说的。他们说低位地址总是0

对象的内存地址与特定边界对齐，这意味着对象与其大小的倍数对齐

因此，64位整数与8字节边界对齐； 0x7fff315470d8

如果指针始终与八字节边界对齐，则低阶三位始终为零。ie:0x816=10002

基本上，只要在解引用指针之前将它们取出，就可以在这些低阶位中粘贴任何需要的内容。在64位的情况下，有3位始终为0，因此可以存储3个“标志”。在这个电源点的情况下，他们说取最低的位并将其用作“已分配”标志。只要分配了内存，就在内存中插入1，在将指针发送给用户时将其屏蔽