用指针低三位存放额外信息的优化方法


一种用指针低三位存放额外信息的优化方法

在8字节对齐的情况下指针的低三位都是0,在某些情况下我们需要维持跟指针对应的额外信息,例如标志位,但是又不想为此创建一个结构体,那就可以利用指针的低三位来存储额外信息。

比如说我们希望原子操作的类型是64位的数据,这样可以利用CMPXCHG机器指令实现CAS操作,即我们希望定义std::atomic<T *>的变量实现原子操作,而不希望定义std::atomic<S>,S为某个结构体。这时候就可以应用上述技巧。

具体实现方式如下所示:

std::uintptr_t是定义一个可以表示地址值(指针值即地址值)的无符号整型。将指针转换成std::uintptr_t然后进行位运算。以下代码作为示例:

#include <iostream> #include <stdint.h>  struct Data {     // 定义一些数据成员     long int a;     long int b;     long int c; };  // 定义三个标志位,不用细究三个标志位的具体含义,这个在这里不重要。 static constexpr std::uintptr_t HAS_DATA = 1; static constexpr std::uintptr_t NEED_DATA = 2; static constexpr std::uintptr_t CLOSED = 4; static constexpr std::uintptr_t FLAGS_MASK = HAS_DATA | NEED_DATA | CLOSED; static constexpr std::uintptr_t PTR_MASK = ~FLAGS_MASK;  int main() {     Data * dp = new Data();     dp->a = 88;     dp->b = 99;     dp->c = 77;      std::cout << "指针值为 " << std::hex << reinterpret_cast<int64_t>(dp) << std::endl;     // 在指针上附加上标志位     std::uintptr_t ptr_int = reinterpret_cast<std::uintptr_t>(dp) | HAS_DATA;     std::cout << "加过标记位后 " << std::hex << ptr_int << std::endl;      // 取标志位     std::uintptr_t flags = ptr_int & FLAGS_MASK;     std::cout << "标记位 " << flags << std::endl;      // 需要用指针的时候,清零低三位,恢复指针值原来的值     dp = reinterpret_cast<Data*>(ptr_int & PTR_MASK);     std::cout << "使用恢复后的指针" << std::dec << dp->a << ", " << dp->b << ", " << dp->c << std::endl;     return 0; } 
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