编写 C 语言代码时，指针无处不在。我们可以稍微额外利用指针，在它们内部暗中存储一些额外信息。为实现这一技巧，我们利用了数据在内存中的自然对齐特性。
　　内存中的数据并非保存在任意地址。处理器通常按照其字大小相同的块读取内存数据；那么考虑到效率因素，编译器会按照块大小的整数倍对内存中的实体进行地址对齐。因此在32位的处理器上，一个4字节整型数据肯定存放在内存地址能被4整除的地方。
　　下面，假设系统中整型数据和指针大小均为 4 字节。
　　现在有一个指向整型的指针。如上所述，整型数据可以存放在内存地址0×1000或者0×1004或者0×1008，但是决不会存放在0×1001或者0×1002或者0×1003或者其他不能被4整除的任何地址。所有是4整数倍的二进制数都是以00结尾。实际上，这意味着对于所有指向整型的指针，它的后两位总是0。
　　那么有2比特没有承载任何信息。此处的技巧是将我们的数据放置到这两个比特中，在需要时使用，并在通过指针解引用来访问内存前删除它们。
　　由于C标准对指针位操作的支持不是很好，所以我们将指针保存为一个无符号整型数据。
　　下面是一段简短的简单代码片段。完整的代码查看github代码仓库中的 hide-data-in-ptr。

 

void put_data(int *p， unsigned int data)
{
assert(data < 4);
*p |= data;
}
unsigned int get_data(unsigned int p)
{
return (p & 3);
}
void cleanse_pointer(int *p)
{
*p &= ~3;
}
int main(void)
{
unsigned int x = 701;
unsigned int p = (unsigned int) &x;
printf("Original ptr: %un"， p);
put_data(&p， 3);
printf("ptr with data: %un"， p);
printf("data stored in ptr: %un"， get_data(p));
cleanse_pointer(&p);
printf("Cleansed ptr: %un"， p);
printf("Dereferencing cleansed ptr: %un"， *(int*)p);
return 0;
}

　　代码输出如下:
　　Original ptr:  3216722220
　　ptr with data: 3216722223
　　data stored in ptr: 3
　　Cleansed ptr:  3216722220
　　Dereferencing cleansed ptr: 701
　　我们可以在指针中存储任何可以用两个比特位表示的数据。使用put_data()函数，设置指针的低两位为要存储的数据。该数据可以使用get_data()函数获取。此处除了后两位所有的位都被覆盖为零，于是我们隐藏的数据显示出来。
　　cleanse_pointer()函数将低两位置零，保证指针安全地解引用。注意虽然有些CPU像Intel允许我们访问未对齐内存地址，但其余CPU像ARM会出现访问错误。所以，要牢记在解引用前保证指针指向已对齐内存地址。
　　这在实际中有应用吗？
　　是的，有应用。查看Linux内核中红黑树的实现（链接）。
　　树的结点定义如下：
　　struct rb_node {
　　unsigned long  __rb_parent_color;
　　struct rb_node *rb_right;
　　struct rb_node *rb_left;
　　} __attribute__((aligned(sizeof(long))));
　　此处unsigned long __rb_parent_color存储了如下信息：
　　1、父节点的地址
　　2、结点的颜色
　　色彩的表示用0代表红色，1代表黑色。
　　和前面的例子一样，该数据隐藏在父指针“无用的”比特位中。
　　下面看一下父指针和色彩信息是如何获取的：
　　/* in rbtree.h */
　　#define rb_parent(r)   ((struct rb_node *)((r)->__rb_parent_color & ~3))
　　/* in rbtree_augmented.h */
　　#define __rb_color(pc)     ((pc) & 1)
　　#define rb_color(rb)       __rb_color((rb)->__rb_parent_color)