K&R malloc 代码没有意义？答案

【问题标题】：K & R malloc code doesn't make sense?K&R malloc 代码没有意义？
【发布时间】：2012-05-26 23:35:07
【问题描述】：

此代码来自 K&R 书籍 - 第 8 章第 7 节：示例 - 存储分配器。至少对我来说，这段代码没有意义。 “Header”是一个结构体和一个“最严格的对齐类型”的联合，它是一个长类型。然后，Malloc 将找到一个足够大的可用空间，其大小是标头大小的倍数。

static Header base;            /* empty list to get started */
static Header *freep = NULL;   /* start of free list */

/* malloc: general-purpose storage allocator */
void *malloc(unsigned nbytes)
{
  Header *p, *prevp;
  Header *morecore(unsigned);
  unsigned nunits;
  nunits = (nbytes+sizeof(Header)-1)/sizeof(Header) + 1;
  if ((prevp = freep) == NULL) {     /* no free list yet */
    base.s.ptr = freeptr = prevptr = &base;
    base.s.size = 0;
  }
  for (p = prevp->s.ptr; ; prevp = p, p = p->s.ptr) {
    if (p->s.size >= nunits) { /* big enough */
      if (p->s.size == nunits) /* exactly */
        prevp->s.ptr = p->s.ptr;
      else {     /* allocate tail end */
        p->s.size -= nunits;
        p += p->s.size;
        p->s.size = nunits;
      }
      freep = prevp;
      return (void *)(p+1);
    }
    if (p == freep) /* wrapped around free list */
      if ((p = morecore(nunits)) == NULL)
        return NULL; /* none left */

  }
}

这段代码的奇怪部分是声明nunits = (nbytes+sizeof(Header)-1)/sizeof(Header) + 1;，然后在比较if (p->s.size >= nunits) 中使用它来找到一个足够大的空间，其中包含以Header 大小为单位的单位。前者不应该是nunits = (nbytes+sizeof(Header)) / sizeof(Header)吗？原始代码将评估为小于应有的值。 +-1 是怎么回事？为什么分配的空间少于所需的空间。

【问题讨论】：

牢记运算符优先级，然后再分析...
@duffymo：你不能告诉我，你不能告诉我代码是如何工作的吗？顺便问一下，你读过那本书吗？注意到很多错别字了吗？但是没有人说这些。
假设这是对 malloc 的第一次调用，并且您已请求 1 个字节，即 malloc(1)，并查看 nunits 与您建议的修复程序和书中的代码返回什么。
@K-ballo：当然，我多么愚蠢。但还有另一个困惑。对于大分配，该代码将评估为更大的大小。为什么不只做没有 1 的算术呢？
是的，我读过这本书。你是第一次读它的人，不是我。花点时间思考一下这个成语。

标签： c malloc kernighan-and-ritchie

【解决方案1】：

-1 和 +1 用于说明不是块大小倍数的值。

例如，假设块大小为 10。如果您尝试使用公式 n / 10 来获取所需块的数量，那么对于 n = 15，您将得到 1 个块。这是错误的，您需要 2 个。

如果将公式更改为n / 10 + 1，那么它也将是错误的。当 n = 20 时，您只需要 2 个块，但该公式将返回 3。

正确的公式是(n - 1) / 10 + 1。这就是你用整数除法四舍五入的方式。这个和你问的公式的唯一区别是额外的sizeof(Header)，这只是标题本身所需的额外空间。

【讨论】：

谢谢，这真的很有帮助。实际上，混淆是因为我将除号“/”后面的表达式视为一个整体。
使用(n + 9) / 10不是更简单吗？
@JoshuaGreen：是的，这就是我通常使用的。
他们可能是从汇编器移植过来的 :-)

【解决方案2】：

(nbytes+sizeof(Header)-1)/sizeof(Header) + 1 是代码中的一个非常标准的习惯用法，用于通过正确的舍入来获取某物的单位数。如果您尝试使用一些值，您会发现它可以正常工作。

实际成语最好用(nbytes - 1)/unitSizeInBytes + 1表示。

为了澄清，根据已接受答案的最后一段，sizeof(Header) 在除法双方的使用是不同的。它在股息中的使用是因为它需要为 Header 和 nbytes 分配字节。它在除数中的使用是因为这是分配的块的大小。在这种情况下，它们是相同的值，sizeof(Header)。

【讨论】：

是的，正如 K-ballo 所说，考虑运算符优先级。
这是否意味着我应该多阅读别人的代码才能熟悉这些标准习语？
是的，问这样的问题也是个好主意，但在做之前请仔细研究。阅读好的开源代码。然后工作。让世界更美好。 :)
@1der：只要编写大量代码，您也会遇到这类事情。在某些时候，您需要解决相同的问题，并且您可能会想出相同的解决方案，并学会识别它。
啊，我们需要足够的空间来存储nbytes（以sizeof(Header) 为单位）以及足够的空间来存储Header。感谢您的澄清。