C++:分配对齐矩阵

Question

我正在阅读一些 C++ 代码，我阅读了以下内容:

   CACHELINE = 64;
   ...

/* allocate the three matrices and align to cache lines */
    a = (double *)malloc(nmax*nmax*sizeof(double)+CACHELINE);
    b = (double *)malloc(nmax*nmax*sizeof(double)+CACHELINE);
    c = (double *)malloc(nmax*nmax*sizeof(double)+CACHELINE);
    a = (double *)(((unsigned long)a+CACHELINE)&~(CACHELINE-1));
    b = (double *)(((unsigned long)b+CACHELINE)&~(CACHELINE-1));
    c = (double *)(((unsigned long)c+CACHELINE)&~(CACHELINE-1));

为什么这段代码会创建与缓存行对齐的矩阵？我特别不明白这条指令的作用:

a = (double *)(((unsigned long)a+CACHELINE)&~(CACHELINE-1));

谢谢!

Answer 1

这很简单。 malloc 不保证返回的地址将与缓存行大小对齐。因此，您可以分配一些额外的内存(+CACHELINE)并从正确对齐的第一个字节开始使用它。第一个字节是在较低的赋值中计算的。

但是，这是一段糟糕的代码。例如，它丢失了有关最初分配地址的信息，因此您无法释放它。或者，它将指针转换为 unsigned long，这是不安全的(有 uintptr_t)。

还有其他方法如何分配对齐存储，例如posix_memalign。

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示例:假设您想分配 100 字节的内存，但您分配的是 100+64=164。 malloc 返回地址 16，因此您可以使用地址 16 到 179 之间的字节。

现在，您需要计算此范围内与 64 对齐的第一个字节的地址，它本身就是 64。计算为 (16+64)&~(64-1)=80&~63=64。所以最后，您将使用地址 64 到 163 中的字节，它在分配的范围 16 到 179 内。