[Malloc Lab-3] Malloc을 구현해봐요 (4) : 64비트 Malloc Lab 구현 도전기

64비트 환경에서 Malloc Lab을 구현하려고 시도했었다.

64비트 환경으로 변경하려 했던 이유로는 두 가지가 있다.

1. 운영체제가 64비트니깐, 64비트 환경에서 하면 더 잘 작동하지 않을까 해서
2. CSAPP 교재에서 64비트 환경을 권했기 때문에

그런데 Malloc Lab은 기본 설정이 32비트 환경이다.
또한 CSAPP 교재에서의 코드도 32비트를 기준으로 한다.
오탈자일까?

결국 오류들을 해결하지 못해 포기했지만, 시도 과정에서 32비트와 64비트 환경의 차이들을 뚜렷하게 느낄 수 있었다.

구현하면서 느낀 차이점들을 정리해보았다.

1. 64비트와 32비트의 차이점

1) 포인터 크기

가장 처음 마주한 문제는 pred, succ 같은 포인터 저장이었다.

32비트에서 포인터의 크기는 4바이트지만, 64비트에서는 8바이트이다.
이로 인해 따라서 포인터 전용 매크로를 새로 만들어야 했다.

기존 GET / PUT 매크로는 4바이트 기준으로 작성되어 있기 때문이다.

#define GET(p) (*(unsigned int *)(p))
#define PUT(p, val) (*(unsigned int *)(p) = (val))

이 매크로를 64비트 주소에 사용하면 주소가 절반만 저장되어 오류가 발생한다.

#define GET_PTR(p) (*(void **)(p))
#define PUT_PTR(p, val) (*(void **)(p) = (val))

따라서 포인터 전용 매크로를 따로 만들어주었다.

2) 정렬 조건 & WSIZE/DSIZE 확장

64비트 환경에서는 포인터나 size_t가 8바이트이므로 정렬 단위도 8바이트다.
또한, double word는 16바이트 단위로 사용된다.
이에 따라 블록 크기도 커지고, 매크로도 변경이 필요했다.

#define WSIZE 8
#define DSIZE 16
#define ALIGNMENT 8
#define ALIGN(size) (((size) + (ALIGNMENT - 1)) & ~0x7)

정렬을 제대로 하지 않으면 payload가 8바이트 정렬되지 않아 segfault가 발생할 수 있다.

3) 매크로 구현 차이

기존 매크로는 unsigned int 기반이었으나, 64비트 환경에선 부족하다.
size_t를 기반으로 바꿔야 한다:

#define GET(p) (*(size_t *)(p))
#define PUT(p, val) (*(size_t *)(p) = (val))

또한, HDRP, FTRP, NEXT_BLKP, PREV_BLKP 등의 포인터 연산도 8바이트 정렬 기준으로 수정해야 한다.

4) Makefile 수정

컴파일 시 오류 방지를 위해 -m64 옵션을 명시적으로 넣는 것이 안전하다.

CFLAGS = -Wall -Werror -m64

또한 memlib.c 내에서 mem_sbrk() 등의 포인터 연산도 64비트에 맞게 size_t 또는 void * 기반으로 고쳐야 했다.

2. 느낀 점

나는 결국 도무지 오류를 해결할 수 없어서 64비트 구현을 포기하고 32비트로 시도했다.
하지만 이 과정을 통해 32비트와 64비트의 차이점에 대해 확실히 배울 수 있었다.

추가로 C는 메모리 단위에서 정말 세심한 관리가 필요하구나,를 절실히 느낀 실패였다.