2的幂次内存对齐：C代码中对齐字节计算逻辑解析

先看代码里的核心公式：

adj = (pSZ-1) - ((tot + pSZ-1) & (pSZ-1));   // calc alignment bytes

其中pSZ是sizeof(char*)（指针大小，32位系统为4，64位为8，必然是2的幂，这是位运算生效的前提），tot是源字符串的总长度（包含终止符\0）。

公式拆解步骤 #

1. tot + pSZ-1：凑出跨越对齐边界的数值
   把原始数据大小加上对齐粒度减1，目的是让原本未对齐的tot，变成一个超过下一个pSZ倍数边界的数。比如pSZ=8、tot=10时，10+7=17，已经超过了下一个8的倍数16；如果tot本身是8的倍数（比如8），8+7=15，刚好是下一个倍数（16）的前一个数。

2. (tot + pSZ-1) & (pSZ-1)：取余数
   因为pSZ是2的幂，pSZ-1的二进制是低位全1的掩码（比如8-1=7是0b111）。按位与操作会保留tot + pSZ-1的低log2(pSZ)位，这等价于计算(tot + pSZ-1) % pSZ，也就是这个数除以pSZ的余数。

   • 例子：tot=10时，17&7=1（余数1）；tot=8时，15&7=7（余数7）；tot=7时，14&7=6（余数6）。

3. (pSZ-1) - 余数：计算需要补充的对齐字节
   用对齐粒度减1的值减去余数，得到的就是需要额外添加的字节数，让tot + adj刚好是pSZ的倍数：

   • tot=10：7-1=6，10+6=16（8的倍数）
   • tot=8：7-7=0，无需补充（已经对齐）
   • tot=7：7-6=1，7+1=8（对齐）

设计意图 #

这段代码要分配的内存不仅要存储原始字符串，还要在后续空间存放指针数组（函数返回char**类型）。指针的访问要求对齐到指针大小的边界，所以先把字符串的存储空间对齐到pSZ的倍数，后面的指针数组就能自然满足对齐要求，避免因未对齐导致的性能损耗或架构层面的访问错误。

内容的提问来源于stack exchange，提问作者dandan13