内核宏ALIGN的含义

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在linux2.6.30.4中，在include/linux/kernel.h文件中，ALIGN宏的定义如下：

1. #define ALIGN(x,a)      __ALIGN_MASK(x,(typeof(x))(a)-1)   
2. #define __ALIGN_MASK(x,mask)    (((x)+(mask))&~(mask))  

上面代码中，typeof(x)表示取x的类型，如果x是int，则typeof(x)为int。

(typeof(x))(a)-1，表明把a转化为x的类型，并减1，作为对齐掩码。

不考虑类型，上述代码可以简化为如下：

1. #define ALIGN(x,a)    (((x)+(a)-1)&~(a-1))   

    先来看一段网上的论述：

 

 1. 原理

    int a; 
    int size = 8;        <----> 1000(bin)

    计算a以size为倍数的下界数:
    就让这个数(要计算的这个数)表示成二进制时，最后三位为0就可以达到这个目标。只要下面这个数与a进行"与运算"就可以了:
    11111111 11111111 11111111 11111000
    而上面这个数实际下就是 ~(size - 1)，可以将该数称为size的对齐掩码size_mask. 

    计算a以size为倍数的上下界数:
    #define alignment_down(a, size) (a & (~(size-1)) )
    #define alignment_up(a, size)   ((a+size-1) & (~ (size-1)))
    注: 上界数的计算方法，如果要求出比a大的是不是需要加上8就可以了?可是如果a本身就是8的倍数,这样加8不就错了吗,所以在a基础上加上(size - 1), 然后与size的对齐掩码进行与运算.

    例如:
    a=0, size=8, 则alignment_down(a,size)=0, alignment_up(a,size)=0.
    a=6, size=8, 则alignment_down(a,size)=0, alignment_up(a,size)=8.
    a=8, size=8, 则alignment_down(a,size)=8, alignment_up(a,size)=8.
    a=14, size=8,则alignment_down(a,size)=8, alignment_up(a,size)=16.
    注:size应当为2的n次方, 即2, 4, 8, 16, 32, 64, 128, 256, 1024, 2048, 4096 ...



2. 在linux中的应用
    上面的计算方法在linux等代码中也常常可以看到,下面给出几个例子:
    (1) 当分配地址addr时, 要将该地址以size为倍数对齐, 而且要得到是比addr大的值, 则使用_ALIGN宏：
    #define _ALIGN(addr,size) (((addr)+(size)-1)&(~((size)-1)))

    (2) 与页面对齐相关的宏
    #define PAGE_SIZE         4096
    #define PAGE_MASK         (~(PAGE_SIZE-1))
    #define PAGE_ALIGN(addr) -(((addr)+PAGE_SIZE-1) & PAGE_MASK)

    (3) 与skb分配时对齐相关的宏
    #define SKB_DATA_ALIGN(X) (((X) + (SMP_CACHE_BYTES - 1)) & ~(SMP_CACHE_BYTES - 1))

#define ALIGN(x,a)    (((x)+(a)-1)&~((a)-1)) 

         就是以a为上界对齐的意思。举个例子4k页面边界的例子，即a=4096： 如果x = 3888；那么以上界对齐，执行结果就是4096。 如果x = 4096；结果是4096. 如果x = 4222； 则结果为8192. 

         另外还有一种以下界对齐的方式 #define ALIGN(x,a) ((x)&~(a-1)) 若x = 3888； 结果为0. 如果x = 4096；结果是4096. 如果x = 4222； 则结果为4096. 你可以把这两种方式理解为“上进”和“丢弃”。

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