实现8字节对齐的mymalloc时应如何处理header适配对齐要求

核心结论 #

你最终需要申请16字节的总内存，核心原因是必须保证返回给用户的payload地址严格符合8字节对齐规则，4字节的header会导致payload地址错位，必须补充填充位。

具体逻辑说明 #

• C标准要求malloc返回的指针必须适配当前平台所有基础数据类型的对齐要求，你预设的8字节对齐就是要保证payload起始地址是8的整数倍，否则用户用该指针访问double、uint64_t等8字节类型时会触发未定义行为，部分精简指令集架构会直接抛出硬件异常崩溃。
• 假设你从系统调用（sbrk/mmap）拿到的原始内存起始地址是8字节对齐的（系统返回的内存默认都是至少页对齐，天然满足8字节对齐要求），如果直接把4字节header放在原始地址起始位置，header结束后的地址就是原始地址+4，模8余4，完全不满足payload的8字节对齐要求。
• 你需要在header后额外加4字节的填充位，让header加填充总占8字节，此时payload的起始地址就变成原始地址+8，刚好满足8字节对齐。加上你要分配的8字节payload，总占用就是16字节，没有更节约的方案。
• 如果你的header设计包含了内存块大小等必要字段，也可以选择调整header结构直接占8字节，省掉单独处理填充的逻辑，实现起来更简单。

注意：如果你的mymalloc后续要支持空闲块合并、分裂功能，所有操作都要保证新生成的空闲块payload地址始终保持8字节对齐，避免出现分配错位的问题。

内容的提问来源于stack exchange，提问作者Ryan Lee