C 将内存映射到另一个地址

X86-64，Linux，Windows

考虑一下，我想做一些“免费启动标记指针”。基本上，我希望有两个指针指向相同的实际内存块，但其位不同。（例如，我希望GC收集或出于其他原因使用一个位）

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在Linux上，mmap（）将同一文件复制两次。在Windows上也一样，但它有自己的函数集。

有一次，我在一个Prolog实现中使用以下技术在指针中保留备用位：

• 分配具有已知对齐方式的内存区域

  malloc（）

  通常以4字节或8字节对齐方式分配内存。如有必要，使用以获取具有更大对齐尺寸的区域

• 由于生成的指针与多个字节的间隔对齐，但它表示字节精确的地址，因此内存区域指针中有一些根据定义为零的备用位。例如，4字节对齐在指针的LSB侧提供两个备用位

• 您或（

  |

  ）使用这些位标记您的标志，现在有一个标记指针

• 只要您在使用指针访问内存之前注意正确地屏蔽它，您应该会很好

将同一内存（

mmap

在POSIX上，正如Ignacio提到的，

MapViewOfFile

在Windows上）映射到多个虚拟地址可能会为您提供一些有趣的一致性难题（在另一个地址读取时，在一个地址的写入是否可见？）。也许不是。我不确定所有的平台保证是什么

更常见的情况是，只需在指针中保留一些位，并根据需要进行移位

如果所有对象都与8字节边界对齐，通常只需将标记存储在指针的3个最低有效位中，并在取消引用之前屏蔽它们（如thkala所述）。如果选择更高的对齐方式，例如16字节或32字节，则有3或5个最低有效位可用于标记。同样地，选择几个最重要的位进行标记，并在解引用之前将它们移开。（有时使用非连续位，例如，当将指针打包到IEEE-754的信令NAN中时，浮点（223个值）或双倍（251个值）。）

在指针的高端，x86-64的当前实现最多使用64位指针中的48位（0x0000000000000000-0x00007FFFFFFFFFFFFF+0xFFFF80000000000-0xFFFFFFFFFF），Linux和Windows只将第一个范围内的地址分配给用户空间，留下17个可以安全屏蔽的最高有效位。（不过，这既不能随身携带，也不能保证在未来保持不变。）

另一种方法是停止考虑“指针”，简单地使用索引到更大的内存数组中，就像JVM所做的那样。如果已分配512MB池并存储8字节对齐的对象，则可能有226个对象位置，因此32个值除索引外还有6位可用。解引用需要将索引乘以数组的基址，保存在别处（每个“指针”都是相同的）。如果仔细观察，这只是前面技术的一个推广（它总是以0为基数，在0中，事物与实际指针对齐）

intptr_t ptr = malloc() 
intptr_t ptr2 = map(ptr | GC_FLAG_REACHABLE) //some magic call

int* p = int*(ptr);
int* p2 = int*(ptr2);
*p = 10;
*p2 = 20;
assert(*p == 20)
assert(p != p2)