Выравнивание адресов в сторону увеличения значения обычно производится для того, чтобы адрес был кратен некоторой степени двойки. Это часто необходимо для обеспечения корректного выполнения операций с памятью, когда аппаратные требования диктуют использование выровненных адресов для доступа к данным.
Предположим, нам нужно выровнять адрес `addr` в большую сторону до границы, кратной `alignment`. `Alignment` должно быть степенью двойки, что означает, что оно содержит ровно один установленный бит, например, 4, 8, 16, 32 и так далее. В этом случае можно использовать следующую битовую операцию:
```
aligned_addr = (addr + (alignment - 1)) & ~(alignment - 1);
```
Поясним, как это работает:
1. `(alignment - 1)` — это маска, содержащая установленные биты до первого значащего бита alignment включительно. Например, если `alignment` равно 4 (в двоичном виде 100), `alignment - 1` будет равно 3 (в двоичном виде 011).
2. `addr + (alignment - 1)` прибавляет к адресу число `alignment - 1`, что гарантирует, что следующее число после прибавления будет кратно `alignment`, если `addr` не кратно изначально, или останется неизменным, если уже кратно.
3. `~(alignment - 1)` — это операция побитового НЕ, которая инвертирует все биты маски, создавая новую маску для обнуления младших битов после сложения. Для примера с `alignment` равным 4, маска будет 11111100 в двоичном представлении (если представление в восемь бит).
4. `&` — операция побитового И применяется к результату сложения с инвертированной маской. Это эффективно обнуляет младшие биты, которые меньше `alignment`, оставляя более старшие биты без изменений. Результат этой операции будет выровненным в большую сторону адресом.
Это пример выравнивания в сторону увеличения, но если нужно выровнять адрес в меньшую сторону (т.е. отбросить младшие не соответствующие требованиям биты), это можно сделать так:
```
aligned_addr = addr & ~(alignment - 1);
```
Здесь мы просто обнуляем младшие биты и сохраняем более старшие биты без изменений. Этот метод работает быстро и эффективно, особенно в системах, где цена операций деления или взятия остатка высока.