原文:
首先,為什麼要指標對齊(pointer alignment)?
指標對齊有時候非常重要,因為許多硬體相關的東西在對齊上存在限制。在有些系統中,某種資料型別只能儲存在偶數邊界的位址處。
例如,在經典的 sparc架構(以及經典的arm)上,你不能從奇數字址讀取乙個超過1位元組的整型資料。嘗試這麼做將會立即終止程式,並伴隨著匯流排錯誤。而在x86架構上,cpu硬體處理了這個問題,只是這麼做將會花費更多時間;通常risc架構是不會為你做這些。舉例如下:
[cpp]view plain
copy
?char
c;
char
*pc = &c;
int*pi;
pi = (int
*)pc;
你可能會發現,*pi的引用將會導致錯誤,因為pc沒有指向乙個以"int"型邊界對齊的資料項。
opencv2.0以上版本很多指標都是被對齊過的,使指標位址能夠被16整除。opencv中的記憶體一般是通過malloc分配,不能保證申請的首位址都是都能被16整除;所以opencv中需要申請的記憶體做一些指標對齊操作。opencv中記憶體分配-指標對齊相關的函式有:
[cpp]view plain
copy
?void
* fastmalloc(
size_t
size )
void
fastfree(
void
* ptr)
} 這裡的cv_malloc_align值為16,表示實際儲存資料的首位址是16的倍數;多申請的sizeof(void *)空間用來儲存malloc返回的記憶體首位址,以便在fastfree()中可以正確釋放。假設要申請的有效記憶體大小為x位元組,即size = x;
我的系統是32位,因此sizeof(void *) = 4,下面以**的方式講解以上記憶體申請過程:
這裡ptr = (uchar **)udata + 1;即是alignptr()函式中的第乙個引數,alignptr()函式定義為:
[cpp]view plain
copy
?template
<
typename
_tp>
static
inline
_tp* alignptr(_tp* ptr,
intn=(
int)
sizeof
(_tp))
該函式是用來將ptr指向的位址對齊到n邊界,使得到的位址是n的倍數,在這裡n = cv_mallocd_align = 16;
ptr = 0xyy yy yy yy,那麼ptr +n - 1計算如下:
0xyy yy yy yy
+ 0f
-------------------------------
當ptr的低4位不全為0時,ptr + n - 1的結果中第5位將會進一。
然後再與(-n)相與,-n == 0xf0,所以最終返回的位址形式為0xyy yy yy y0,即為cv_mallocd_align = 16的倍數。
例如,(size_t)ptr == 0或16或32 ... ...,即16的整數倍,那麼返回的位址就是本身;但如果(size_t)ptr == 2,則返回的位址就是16,如果是18,則返回的位址就是32。
下面以**的形式分別舉例說明,以上分配過程。
當(size_t)ptr % cv_mallocd_align == 15時,
那麼對齊後的位址adata相對於ptr有乙個偏移量,偏移量為1;然後adata[-1] = udata,就是將malloc返回的首位址給存起來,這段空間也就是malloc時多申請的sizeof(void *)大小的空間。
當(size_t)ptr % cv_mallocd_align == 1時,
那麼對齊後的位址adata相對於ptr有乙個偏移量,偏移量為15;
fastmalloc返回的位址是adata,而由adata是很容易求出malloc返回的udata,因此fastfree(adata)中就是這樣由adata求出udata,從而順利釋放記憶體。
採用fastmalloc()申請的記憶體有效利用率為
所以申請的記憶體塊越大,其有效利用率就越大。
另外,其實在gnu系統中,由malloc或realloc返回的記憶體塊的位址總是8的倍數(或者在64位系統上16倍);如果你需要一記憶體塊,其位址是2的更高次冪的倍數,那麼可以用stdlib.h.檔案中宣告的aligned_alloc
、posix_memalign
。
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