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2的m次方 内存对齐

2016-01-26 18:09  youxin  阅读(2078)  评论(0)  编辑  收藏  举报

在存储的时候，为了提高效率，一般都会让偏移量落在2的m次方的位置上，而且常有向上取整和向下取整两种需求。
向下取整
PALIGN_DOWN(x,align)  (x & (- align))
 
这样做为什么可以，因为align 取反 还是自己，只是高位全变成1了，然后再和原来的数&运算，此时不对齐多出来的1都被清0了。
PALIGN_UP(x,align) (-(-x) & (-align))
原理也比较容易推断，将x变成负数，那么对-x 向下取反，得到的数是向下取反的负数，但是再加一个负号，负负得正，获得了一个更大的整数
实现了向上取整。
相当于 PALIGN_UP(x,align) =====> -PALIGN_DOWN(-x,align)

 

PALIGN_DOWN向下取整例子:

4二进制:

0000 0100 

1111 1100

如果x是3， 011，和-align相与后为0

如果x是5，101,相与后是4.

 

一篇文章：

内存对齐算法

字节对齐是在分配内存时需要考虑的问题，两个小算法：

(1)最容易想到的算法:

 
  1. unsigned int calc_align(unsigned int n,unsigned align)  
  2. {  
  3.     if ( n / align * align == n)  
  4.             return n;  
  5.   
  6.         return  (n / align + 1) * align;  
  7. }  

(2)更好的算法：

  

  1. unsigned int calc_align(unsigned int n,unsigned align)  
  2. {  
  3.     return ((n + align - 1) & (~(align - 1)));  
  4. }  


对于2算法原理如下：

 

 

2字节对齐，要求地址位为2,4,6,8...，要求二进制位最后一位为0（2的1次方）
4字节对齐，要求地址位为4,8,12,16...，要求二进制位最后两位为0（2的2次方）
8字节对齐，要求地址位为8,16,24,32...，要求二进制位最后三位为0（2的3次方）
16字节对齐，要求地址位为16,32,48,64...，要求二进制位最后四位为0（2的4次方）
...
由此可见，我们只要对数据补齐对齐所需最少数据，然后将补齐位置0就可以实现对齐计算。
 
（1）(align-1)，表示对齐所需的对齐位，如：2字节对齐为1，4字节为11，8字节为111，16字节为1111...
（2）(x+(align-1))，表示x补齐对齐所需数据      
（3）&~(align-1)，表示去除由于补齐造成的多余数据
（4） (x+(align-1))&~(align-1)，表示对齐后的数据
 
举个例子：如8字节对齐。起始地始是6
6 + （8 - 1）=0000 0110 + 0000 0111 = 0000 1101
0000 1101 & ~(0000 0111) = 0000 1000  //去除由于补齐造成的多余数据