内存对齐宏定义的简明解释

我想你一定看到过类似这样的代码

((size) + ALIGNMENT - 1) & ~(ALIGNMENT-1)) 

看字大致意思是要内存对齐，但也不明白为为什么写成这样？

在计算机中主存按一个传送单位(32/64/128位)进行存取，按字节编址

如果传送单位为32位，也就意味着第0-3字节能同时读写，第4-7字节能同时读写。

如果需要读写3-6字节的数据，则计算机需要分别读两次(0-3 4-7)，无法直接读取3-6字节的数据

总而言之，对齐的粒度一定是2的n次方这种形式，在二进制表示下一定会长成这样(1后面跟着n个0)：

000100...00

假设我们要分配的变量需要size大小的空间。

要想数据不出现横跨两个传送单位的尴尬情况，我们必须按照传送单位的整数倍去分配内存。

size & ~(ALIGNMENT - 1)

这里的ALIGNMENT根据自己的需求和硬件平台变动

现在先假定有声明

#define ALIGNMENT 4 // 4字节对齐

(ALIGNMENT - 1)这一块为0011，取反之后为1100，相当于掩码，最后两位会被置为0。这样就得出来的数一定是ALIGNMENT(本例中是4)的整数倍

现在我们已经知道了~(ALIGNMENT-1)是为了取整

请你算一下如果size=3按照size & ~(ALIGNMENT - 1)来算的话内存怎么分配

0011 & 1100 = 0

这显然是错的，所以我们得加上 ALIGNMENT - 1来确保当size<ALIGNMENT时也能得到正确结果。

为什么不是加上ALIGNMENT呢?

• ~(ALIGNMENT - 1)是把低n位清零，我们将低n位先填满这样当size>0时会进行向上取整

• 如果是加ALIGNMENT，当size=ALIGNMENT时我们会多申请一个内存单元

所以最后的表达式为：

((size) + ALIGNMENT - 1) & ~(ALIGNMENT-1)) 

size	size & ~(ALIGNMENT - 1)	((size) + ALIGNMENT - 1) & ~(ALIGNMENT-1))
0	0	0
3	0(错误)	4
4	8(多分配了不必要的内存)	4