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The 48 bit pointer

news 2025/9/17 6:39:02

在 Intel CPU 和 Arm CPU 中，用户空间的指针地址默认都只使用低 48 位，高16 位总是 0。

Addressing
写一小段代码验证下：

#include <stdio.h>
#include <memory.h>
#include <stdlib.h>void o(long long ptr)
{printf("%016p: ", (void *)ptr);for (int i = 0; i < 8; ++i) {printf("%02x.", (ptr << (i * 8)) >> (7 * 8) & 0xFF);}printf("\n");
}int main(int argc, const char *argv[])
{int a = 10;void *ptr1 = (void *)&a;void *ptr2 = malloc(10);o((long long)(ptr1));o((long long)(ptr2));return 0;
}

输出如下，可以印证高 16 位总是为 0.

0x0000016bd2f42c: 00.00.00.01.6b.d2.f4.2c.
0x00600000268010: 00.00.60.00.00.26.80.10.

为什么高 16 位总是为 0？这是因为，就目前的应用程序需求来说，只使用低 48 位已经足够。位数越少，CPU 构建成本越低。

对于 ARM 处理器，可以看到下面的描述。也就是说，48 bit 不是定数，未来也可能变化。

All Armv8-A implementations support 48-bit virtual addresses. Support for 52-bit or 56-bit virtual addresses is optional and reported by ID_AA64MMFR2_EL1. At the time of writing, none of the Arm Cortex-A processors support 52-bit virtual addresses.

基于这样一个事实，在部分场景下我们可以对空闲的高 16 位加以利用，存储一些辅助 flag，这样可以让内存结构更加紧凑。一个典型应用场景是 Hash 表，我们可以这么定义 Slot：

struct HashSlotEntry {uintptr_t ptr: 48;bool flag1: 1;bool flag2: 1;bool flag3: 1;bool flag4: 1;bool flag5: 1;bool flag6: 1;bool flag7: 1;bool flag8: 1;char info: 8;
};