内存对齐的malloc、realloc、free

#define CACHE_LINE_SIZE 64  /*内存对齐的大小，我们选用一个cache line的大小*/
#define CACHE_LINE_MASK (CACHE_LINE_SIZE - 1)  /*用于计算对齐的掩码*/

void *al_malloc(size_t size)
{
void *aligned_memory = NULL;
void *malloced_memory = NULL;
int tmp = 0;

if (size == 0)
{
return NULL;
}
/*如果申请内存的大小小于CACHE_LINE_SIZE，则不进行对齐，以节省空间。*/
if (size < CACHE_LINE_SIZE)
{
/*多申请一个指针大小的空间，用于保存对齐前的地址*/
malloced_memory = malloc(size + sizeof(void *));
/*得到对齐后的地址*/
aligned_memory = (void *)((char *)malloced_memory + sizeof(void *));
/*保存对齐前的地址*/
((void **)aligned_memory)[-1] = malloced_memory;

return aligned_memory;
}
/*多申请一个cache line大小的空间，用于对齐操作，或者保存对齐前的地址*/
malloced_memory = malloc(size + CACHE_LINE_SIZE);
/*判断申请到的地址是否已经对齐*/
tmp = (uint64_t)malloced_memory & CACHE_LINE_MASK;
if (tmp == 0)
{
/*如果地址本身已经对齐，则只需保存该地址即可，
但申请到的地址要保存到对齐地址的前一个单元，
因此要将本身已经对齐的地址后移cache line个单元，
那么在申请的时候就应该多申请cache line个单元*/
aligned_memory = (void *)((char *)malloced_memory + CACHE_LINE_SIZE);
}
else
{
/*得到对齐后的地址*/
aligned_memory = (void *)(((uint64_t)malloced_memory + CACHE_LINE_MASK)
& ~CACHE_LINE_MASK);
}
/*保存对齐前的地址*/
((void **)aligned_memory)[-1] = malloced_memory;

return aligned_memory;
}

void *al_realloc(void *addr, size_t size)
{
void *real_addr = NULL;
void *malloced_addr = NULL;
void *aligned_addr = NULL;
char *p = NULL;
char *q = NULL;
int delt = 0;
int new_size = 0;

if (addr == NULL)
{
/*如果传入内存首地址为空，则相当于调用malloc()*/
return al_malloc(size);
}
if (size == 0)
{
/*如果传入申请内存大小为0，则相当于调用free()*/
al_free(addr);
return NULL;
}
/*多申请cache line大小的空间*/
new_size = size + CACHE_LINE_SIZE;
/*addr是使用al_malloc()或al_realloc()分配得到的一个对齐地址，
real_addr为addr所指向的内存块对齐前的真实起址*/
real_addr = ((void **)addr)[-1];
/*以内存块的真实首地址为起址，重新申请内存*/
malloced_addr = realloc(real_addr, new_size);
if (malloced_addr == real_addr)
{
/*如果新申请的内存是原内存块的扩展, 则直接返回原来对齐的地址*/
return addr;
}
/*得到原内存块中第一个数据在新内存块中的存储位置*/
addr = (void *)((char *)malloced_addr + ((char *)addr - (char *)real_addr));
/*得到对齐后的地址*/
aligned_addr = (void *)(((uint64_t)malloced_addr + CACHE_LINE_MASK)
& ~CACHE_LINE_MASK);
if (aligned_addr < addr)
{
/*对齐后的地址在第一个数据的前面，则将所有数据向前移动delt个单元*/
delt = addr - aligned_addr;
q = (char *)malloced_addr + new_size - 1;
for (p = (char *)addr; p <= q; p++)
{
*(p - delt) = *p;
}
} else if (addr < aligned_addr)
{
/*对齐后的地址在第一个数据的后面，则将所有数据向后移动delt个单元*/
delt = aligned_addr - addr;
q = (char *)addr;
for (p = (char *)malloced_addr + new_size - delt - 1; p >= q; p--)
{
*(p + delt) = *p;
}
}
/*保存对齐前的地址*/
((void **)aligned_addr)[-1] = malloced_addr;

return aligned_addr;

void al_free (void *p)
{
if(p)
{
/*传入要释放的内存块的真实首地址*/
free(((void **)p)[-1]);
}

}