坚持理解内存对齐

Question

The code分配内存保存width * height的图像如下：

  const size_t alignment = 64;
  size_t space = width * height * bytes_per_pixel + alignment;
  rawdata = new unsigned char[space];
  //typedef unsigned long int uintptr_t
  uintptr_t ptr = reinterpret_cast<uintptr_t>(rawdata); 
  uintptr_t aligned = (ptr - 1u + alignment) & -alignment; 
  data = reinterpret_cast<unsigned char *>(aligned);

似乎在rawdata（即最初分配的内存）上执行了 64 字节对齐，从而生成了data 指向的对齐内存。但是，让我感到困惑的是这行：

uintptr_t aligned = (ptr - 1u + alignment) & -alignment

谁能帮帮我？

Answer 1

该计算确保地址与给定的数量对齐（必须是 2 的幂）。这意味着当对齐为2^n 时，最低的n 位必须为零。

让我们用二进制来做。假设我们得到一个随机指针对齐 16 字节，而我们希望它对齐 64 字节并计算。 （这假设了二进制补码，顺便说一下，这并不能保证，但这是事实上的标准）：

address = ...1101010000
address - 1 -> ...1101001111
address + 64 -> ...1110001111
-alignment -> ...1111000000
address & -alignment -> ...1110000000

因此实际上它找到了可以被对齐整除的最小值，因为-alignment 在对齐点下方的所有位都为零。它还通过添加alignment-1 来确保它大于原始指针，这是-alignment 作为位的否定，即所有高位为零，但低位为1。

如果地址已经对齐怎么办？然后计算结果是原始指针，因为它的最低位为零，您将所有最低位设为 1，然后将它们与它们分开。