C 内存管理器的不同长度结构？

我练习用C语言实现一个内存管理器

我想要的结构，有不同的长度和自我描述。 所以，我偷看了一本POSIX教科书，比如：

struct layout
{
 uint32_t  size; // array size in bytes, include space after the struct
 uchar_t   data[1];
};

// But, is next line correct?
layout *val = malloc (array_memory_in_bytes + sizeof (uint32_t) - 1);
// Where does a static array keep the pointer for using it? 

layout *val1 = pointer;
layout *val2 = val1 + val1.size + sizeof (val1.size);

如果在不间断的内存中有几个这样的结构，我希望能够遍历它们。我能写点什么吗

struct layout
{
 uint32_t  size; // array size in bytes, include space after the struct
 uchar_t   data[1];
};

// But, is next line correct?
layout *val = malloc (array_memory_in_bytes + sizeof (uint32_t) - 1);
// Where does a static array keep the pointer for using it? 

layout *val1 = pointer;
layout *val2 = val1 + val1.size + sizeof (val1.size);

---

或者你能给我推荐一种更好的方法吗？

这种方法的标准C版本称为flexible array member，它看起来像：

struct layout
{
    uint32_t size;
    uchar_t data[];
};

// allocate one of these blocks (in a function)
struct layout *val = malloc( sizeof *val + number_of_bytes );
val->size = number_of_bytes;

---

代码

val1->data+val1->size

将为您获取一个指针，该指针将越过刚刚

malloc

'd的空间末端

但是，您不能迭代一个

malloc

'd块的末尾，而希望命中另一个

malloc

'd块。要实现这个想法，您必须

malloc

一个大的块，然后在其中放置各种

struct layout

对象，要小心

在这种方法中，最好还存储每个

结构布局所在位置的索引。理论上，你可以每次从一开始就查看列表，添加
大小
，然后进行对齐调整；但这将是缓慢的，这也意味着你无法应付中间的一个块被释放和重新“分配”。
如果这是对
malloc
的替代，那么实际上有两个对齐注意事项：


结构布局的对齐
数据
必须与任何可能的类型对齐

处理此问题的最简单方法是对齐任何可能类型的
struct layout
。这可能看起来像（注意：
#包括
必填项）：

另一种方法是将
大小保持在32位，并加入
杂注包以防止填充；然后，您需要使用一些额外的复杂度来确保
结构布局
在
max\u align\t
字节边界之前放置4个字节，以此类推。我建议先用简单的方法完成，然后让代码运行；然后，如果需要，您可以返回并尝试此更改以节省一些字节的内存


备选办法：


将
结构布局的每个实例及其尾部数据保留在单独的分配中
将
数据
更改为指向
malloc
'd空间的指针；然后可以将所有
结构布局
对象保留在一个数组中
总体思路可行，但只有在最严重的边界对齐情况是int的情况下，特定结构才会起作用

内存管理器，特别是可能是
malloc（）
实现的后端的内存管理器，必须知道最坏情况的边界是什么。数据的实际开始必须在该边界上，以满足分配的内存对任何数据类型的存储进行适当对齐的一般要求

最简单的方法是使
布局
结构描述的长度分配头和实际分配大小都是该对齐单元的倍数

不管怎样，您都不能将数据的开头描述为一个结构成员，而将该结构的大小设置为头的大小。C不支持零长度字段。您应该使用一些东西将该数组置于边界上，并使用
中的
offsetof（）
宏

P>个人，我将使用 CuthOng/Cuth>，基于C语言的旧习惯和偶尔使用Visual C++，但是UTIN 32是一个C99类型，如果你还有C11支持，你可以使用。这样，您的结构可以看起来像：

#define ALIGN_TYPE double /* if this is the worst-case type */
#define ALIGN_UNIT ((sizeof)(ALIGN_TYPE))
#define ALIGN_SIZE(n) (((size_t)(n) + ALIGN_UNIT - 1) & ~(ALIGN_UNIT-1))

typedef struct layout
{
    size_t size; /* or use uint32_t if you prefer */
    _Alignas(ALIGN_UNIT) char data[1];

} layout;

#define HEADER_SIZE (offsetof(layout, data))

这使得除最坏情况下的对齐类型外的所有内容都具有象征性。您将使用以下各项分配组合的标头加数据数组：

layout *ptr = (layout*) malloc(HEADER_SIZE + ALIGN_SIZE(number_of_bytes));
ptr->size = HEADER_SIZE;

但是，除非C99/C11更改了
sizeof
的定义，否则ALIGN\u SIZE类型实际上不是一个符号常量。例如，不能使用计算普通数组维度。如果有问题的话，你可以硬编码一个文字数字，比如8代表一个典型的双精度数字。请注意，在许多x86实现中，
longdouble
的大小有问题（10字节）。如果要根据类型来确定分配单位，则
long double
可能不是最佳选择。
似乎相当合理，但您可能希望/需要在对象之间添加对齐。如果您有C99编译器，请使用灵活的数组成员。根据平台的不同，您可能需要考虑“大小”和“数据”之间的填充。如果可以，您应该明确定义结构的打包，以确保没有任何额外空间。@doynax，感谢您使用“灵活数组成员”一词，我找到了我问题的答案@joshpoley，行“struct layout val=malloc（sizeof*val+（字节数-1））；/non-flexible*/”不依赖于打包方式关于“静态数组在哪里保存指针以供使用？”，它不依赖于打包方式。这样的指针是根据需要创建的右值。如果这样做，必须考虑对齐：每个结构应在4字节边界上对齐，以便正确对齐
uint32\t size
成员。要么将大小保持为4的倍数，要么在结构之间添加一些额外的填充。@因此实际问题是
数据中的字节数可能不是对齐的倍数；因此，在放置另一个
struct layout
@之前，您必须插入一些填充字节。因此，olitary：使用
sizeof（struct layout）
实际上无助于对齐，因为您添加数组长度时没有对齐它。这实际上让事情变得更糟，因为在C99之前的版本中，
struct header
在1字节数组之后包含3字节的填充。您应该使用偏移量（结构布局、数据）+align4（字节数）
来定义此定义