二、iOS内存对齐

作者: 顺7zi燃 | 来源:发表于2020-09-09 18:35 被阅读0次

iOS内存对齐
iOS底层探究 - 内存对齐
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内存对齐的规则

1.数据成员对齐规则：结构或联合的数据成员，第一个数据成员放在offset为0的地方，以后每个数据成员存储的起始位置要从该成员大小或者成员的子成员大小的整数倍开始
2.如果一个结构里有某些结构体成员，则结构体成员要从其内部最大元素大小的整数倍地址开始存储。(结构体A里存有结构体B，B里有char,int ,double等元素，那B应该从8的整数倍开始存储)
3.结构体的总大小，也就是sizeof的结果，必须是其内部最大成员的整数倍，不足的要补齐。

结构体的内存对齐

结构体.png

iOS数据类型占用内存大小,根据类型计算结构体内存大小

iOS数据类型占用内存大小.png

结构体 struct1 内存计算

struct struct1{
    double a;   //8字节 (0-7)
    char b;     //1字节 (8)
    int c;      //4字节 (12-15)
    short d;    //2字节 (16-17)
}struct1;   //内部需要大小：18。 最大属性：8。 整个结构体大小：结构体整数倍 24。

struct1.png

$\color{#F00000}{变量a}$ : 占8字节，从0开始，0是8的倍数，所以 $\color{#F00000}{0-7存储a}$
$\color{#F00000}{变量b}$ : 占1字节，从8开始，8是1的倍数，所以 $\color{#F00000}{8存储b}$
$\color{#F00000}{变量c}$ : 占4字节，从9开始，9不是4的倍数，继续后移，12是4的倍数，所以 $\color{#F00000}{12-15存储c}$
$\color{#F00000}{变量d}$ : 占2字节，从16开始，16是2的倍数，所以 $\color{#F00000}{16-17存储d}$

因此 $\color{#F00000}{struct1}$ 的需要的内存大小为18字节，而 $\color{#F00000}{struct1}$ 中最大变量的字节数为8，所以 $\color{#F00000}{struct1}$ 实际的内存大小必须是 8 的整数倍，18向上取整到24，24是8的整数倍，所以 $\color{#F00000}{sizeof(struct1)}$ 的结果是 24

结构体 struct2 内存计算

struct struct2{
    double a;   //8字节 (0-7）
    int b;      //4字节 (8-11)
    char c;     //1字节 (12)
    short d;    //2字节 (14-15)
}struct2;   //整个结构体大小：结构体整数倍 16。

struct2.png

$\color{#F00000}{变量a}$ : 占8字节，从0开始，0是8的倍数，所以 $\color{#F00000}{0-7存储a}$
$\color{#F00000}{变量b}$ : 占4字节，从8开始，8是4的倍数，所以 $\color{#F00000}{8-11存储b}$
$\color{#F00000}{变量c}$ : 占1字节，从12开始，12是1的倍数，所以 $\color{#F00000}{12存储c}$
$\color{#F00000}{变量d}$ : 占2字节，从13开始，13不是2的倍数，继续后移，14是2的倍数，所以 $\color{#F00000}{14-15存储d}$

因此 $\color{#F00000}{struct2}$ 的需要的内存大小为15字节，而 $\color{#F00000}{struct2}$ 中最大变量的字节数为8，所以 $\color{#F00000}{struct2}$ 实际的内存大小必须是 8 的整数倍，15向上取整到16，16是8的整数倍，所以 $\color{#F00000}{sizeof(struct2)}$ 的结果是 16

结构体 struct3 内存计算（结构体嵌套结构体）

struct struct3{
    int b;      //4字节 (0-4)
    char c;     //1字节 (5)
    short d;    //2字节 (6-7)
    int a;      //4字节 (8-11)
    struct struct2 s; //16字节
}struct3;   //内部需要大小：27。 最大属性：8(当前结构体及内部结构体最大属性值)。 整个结构体大小：结构体整数倍 32。

$\color{#F00000}{变量b}$ ：占4个字节，从0开始，0是4的倍数，所以 $\color{#F00000}{0-4存储b}$
$\color{#F00000}{变量c}$ ：占1个字节，从5开始，5是1的倍数，所以 $\color{#F00000}{5存储c}$
$\color{#F00000}{变量d}$ ：占2个字节，从6开始，6是2的倍数，所以 $\color{#F00000}{6-7存储d}$
$\color{#F00000}{变量a}$ ：占4个字节，从8开始，8是4的倍数，所以 $\color{#F00000}{8-11存储a}$
$\color{#F00000}{结构体成员s}$ ： $\color{#F00000}{s}$ 是一个结构体，根据 $\color{#F00000}{内存对齐原则二}$ ，结构体成员要从其内部最大成员大小的整数倍开始存储，而 $\color{#F00000}{struct2}$ 中 $\color{#F00000}{最大的成员大小为8}$ ，所以s要从8的整数倍开始，12不是8的倍数，需要往后移动到16，16是8的整数倍，符合内存对齐原则，所以 $\color{#F00000}{ 16-31 存储 s}$ .
因此 $\color{#F00000}{struct3}$ 的需要的内存大小为 $\color{#F00000}{32字节}$ ，而 $\color{#F00000}{struct3}$ 中最大变量为s, 其最大成员内存字节数为8，根据内存对齐原则，所以 $\color{#F00000}{struct3}$ 实际的内存大小 $\color{#F00000}{必须是 8 的整数倍}$ ，32正好是8的整数倍，所以 $\color{#F00000}{sizeof(struct3 的结果是 32)}$

内存优化（属性重排）

定义一个LGPerson类

LGPerson.png

打印出LGPerson对象实际占的内存大小及系统分配的内存大小

LGPerson内存大小.png

通过地址找到 name 和 nickName 属性的值

内存地址.png

age和height 直接存的值： age 是 int 类型占4字节，16进制0x14 = 20。

数值型的存储.png

$\color{#F00000}{苹果针对age、c1、c2属性的内存进行重排}$ ，age是int类型占4个字节，c1和c2是char类型各占1个字节，通过4+1+1的方式，按照 $\color{#F00000}{8字节对齐}$ ，不足补齐的方式 $\color{#F00000}{存储在同一块内存}$ 中
age:0x00000014的值
c1: 存储字符'a'的ACS码值对应的16进制是 0x61
c2：存储字符'b'的ACS码值对应的16进制是 0x62

4.png

补充: 在LLDB中怎么查找double/float类型

double/float 进行十六进制转换，需要特殊处理，有两种方式：
首先添加属性

//LGPerson 中  添加属性
@property (nonatomic,assign) double weight;
------------------
// 在main 中添加 p.weight = 110.5;

第一种：反向查找
p/x (double)110.5

反向查找.png

第二种：正向查找，实现转换方法

// float 转 十六进制并打印
void lg_float2HEX(float f){
    union uuf {float f; char s[4];} uf;
    uf.f = f;
    printf("0x");
    for (int i = 3; i >= 0; i--) {
        printf("%02x", 0xff & uf.s[i]);
    }
    printf("\n");
}
// double 转十六进制并打印
void lg_double2HEX(double d){
    union uud {double d; char s[8];} ud;
    ud.d = d;
    printf("0x");
    for (int i = 7; i >= 0; i--) {
        printf("%02x", 0xff & ud.s[i]);
    }
    printf("\n");
}

正向查找.png