C++:分配对齐的矩阵

C++: allocate aligned matrices

本文关键字：对齐 分配 C++      更新时间：2023-10-16

我正在阅读C++中的一些代码，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));

为什么此代码创建与缓存行对齐的矩阵？我特别不明白这个指令的作用：

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

谢谢！

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。第一个字节在较低的分配中计算。

但是，这是一段可怕的代码。例如，它会丢失有关最初分配的地址的信息，因此您无法free它。或者，它会将指针投射到unsigned long，这是不安全的(有uintptr_t)。

还有其他方法可以分配对齐的存储，例如posix_memalign。

示例：假设您要分配 100 字节的内存，但您却分配了 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第一个字节的地址，该字节与64对齐，其本身为64。计算公式为 (16+64)&~(64-1)=80&~63=64。最后，您将使用地址 64 到 163 之间的字节，该字节在分配的 16 到 179 范围内。

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