FreeRTOS内存管理中字节对齐的理解

FreeRTOS内存申请函数pvPortMalloc()字节对齐的语句如下

 1.申请内存数字节对齐

            xWantedSize += ( portBYTE_ALIGNMENT - ( xWantedSize & portBYTE_ALIGNMENT_MASK ) );
xWantedSize 是要申请的字节数

portBYTE_ALIGNMENT是字节对齐数

portBYTE_ALIGNMENT_MASK 是字节对齐掩码

xWantedSize 是要申请的字节数，先按照数学思维理一理思路，比如需要申请21个字节且按照8字节对齐，申请的字节数必须是8的倍数才能达到字节对齐的目的，那么被除数是21，除数是8。21除以8余5，除数8必须减去余数5再加上被除数才能被8整除（8-5=3，21+3=24），所以会申请24个字节。代码实现为xWantedSize += （portBYTE_ALIGNMENT -xWantedSize%portBYTE_ALIGNMENT）。

FreeRTOS加入了portBYTE_ALIGNMENT_MASK来实现字节对齐的功能。

xWantedSize += ( portBYTE_ALIGNMENT - ( xWantedSize & portBYTE_ALIGNMENT_MASK ) );
我们发现，当portBYTE_ALIGNMENT 和portBYTE_ALIGNMENT_MASK满足如下关系时，

xWantedSize % portBYTE_ALIGNMENT 等价于 xWantedSize & portBYTE_ALIGNMENT_MASK。xWantedSize & portBYTE_ALIGNMENT_MASK 就是被除数xWantedSize 对除数portBYTE_ALIGNMENT取余的值。

2.内存堆起始地址字节对齐

pucAlignedHeap = ( uint8_t * ) ( ( ( portPOINTER_SIZE_TYPE ) &ucHeap[ portBYTE_ALIGNMENT ] ) & ( ~( ( portPOINTER_SIZE_TYPE ) portBYTE_ALIGNMENT_MASK ) ) );

&ucHeap[ portBYTE_ALIGNMENT ] 是编译器定义的内存堆的起始地址增加了portBYTE_ALIGNMENT ，

&ucHeap[ portBYTE_ALIGNMENT ]   &  ( ~( ( portPOINTER_SIZE_TYPE ) portBYTE_ALIGNMENT_MASK ) ) 等价于&ucHeap[ portBYTE_ALIGNMENT ]  对 portBYTE_ALIGNMENT 取余，然后&ucHeap[ portBYTE_ALIGNMENT ] 减去这个余数，得到的地址正好会被portBYTE_ALIGNMENT 整除，也就实现了字节对齐。

举例：

假设，为了好理解，编译器定义ucHeap地址为3，portBYTE_ALIGNMENT 为8，portBYTE_ALIGNMENT_MASK 为0x07。ucHeap[ portBYTE_ALIGNMENT ] 地址就为11，11&（~（0x07））为8。内存地址从3变成8，实现了内存堆地址的字节对齐。

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