將內存映射到另一個地址

Question

X86-64，Linux，Windows。

考慮一下，我想做一些“免費啟動標簽指針”。 基本上我想要有兩個指針指向相同的實際內存塊但其位不同的指針。 （例如，我希望GC集合使用一個位或出於其他原因）。

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)

Answer 1

在Linux上，mmap（）相同的文件兩次。 Windows上也是如此，但它有自己的一套功能。

Answer 2

將相同的內存（如Ignacio提到的POSIX上的mmap ，Windows上的MapViewOfFile ）映射到多個虛擬地址可能會為您提供一些有趣的一致性謎題（在另一個地址讀取時，在一個地址寫入是否可見？）。 或者可能不是。 我不確定所有平台保證是什么。

更常見的是，只需在指針中保留幾個位，並根據需要移動。

如果所有對象都與8字節邊界對齊，則通常只將標記存儲在指針的3個最低有效位中，並在解除引用之前將其屏蔽掉（如thkala所述）。 如果選擇更高的對齊，例如16字節或32字節，則可以使用3或5個最低有效位進行標記。 等效地，選擇一些最重要的位用於標記，並在解除引用之前將其移除。 （有時使用非連續位，例如將指針打包到IEEE-754浮點數（2 ^23個值）或雙精度（2 ^51個值）的信令NaN時。）

繼續指針的高端，x86-64的當前實現使用64位指針（0x0000000000000000-0x00007fffffffffff + 0xffff800000000000-0xffffffffffffffff）中的最多48位，而Linux和Windows僅將第一個范圍內的地址分配給用戶空間，留下17個最重要的位，可以安全地屏蔽掉。 （但這既不便於攜帶，也不保證將來保持真實。）

另一種方法是停止考慮“指針”並簡單地將索引用於更大的內存數組，就像JVM使用-XX:+UseCompressedOops 。 如果您已分配512MB池並存儲8字節對齊的對象，則有2 ^26個可能的對象位置，因此除索引外，32值還有6位可用。 取消引用將需要將對齊的索引乘以數組的基地址，保存在其他地方（對於每個“指針”都是相同的）。 如果你仔細研究一下，這只是對前一種技術的概括（它總是以0為基礎，其中的東西與實際指針對齊）。

Answer 3

曾幾何時，我參與了Prolog實現，該實現使用以下技術在指針中有備用位：

• 使用已知對齊方式分配內存區域。 malloc()通常使用4字節或8字節對齊分配內存。 如有必要，請使用posix_memalign()來獲取具有更高對齊大小的區域。

• 由於結果指針與多個字節的間隔對齊，但它表示字節精確的地址，因此您有一些備用位，根據定義，它們在存儲區指針中為零。 例如，4字節對齊為您提供指針LSB側的兩個備用位。

• OR（ | ）你的標志與這些位，現在有一個標記指針。

• 只要你在使用它進行內存訪問之前注意正確地屏蔽指針，你應該完全沒問題。