本章主要由結構體內存對齊到蘋果的屬性重排挺物， 以及16字節(jié)對齊算法

0x00 -- 獲取內存大小的三種方式

LGPerson *person = [LGPerson alloc];
person.name      = @"Cooci";
person.nickName  = @"KC";
NSLog(@"%@ - %lu - %lu - %lu",person,sizeof(person),class_getInstanceSize([LGPerson class]),malloc_size((__bridge const void *)(person)));
// 輸出 8 - 40 - 48

獲取內存大小的三種方式：

• sizeof(expression-or-type)

小提示 ??： sizeof的三種語法形式:

        int a = 10;
        size_t a1 = sizeof(a); // 4
        size_t a2 = sizeof a;  // 4
        size_t a3 = sizeof(int); // 4
        int *pa = &a; 
        size_t p1 = sizeof(pa); // 8
        size_t p2 = sizeof pa;  // 8
        size_t p3 = sizeof(int *); // 8

        NSObject *obj = [NSObject alloc] ; 
        size_t o1 = sizeof(obj); // 8
        size_t o2 = sizeof obj; // 8
        size_t o3 = sizeof(NSObject*);// 8

sizeof()是操作符直焙，不是函數(shù)撩扒；其作用是返回一個對象或者類型所占的內存字節(jié)數(shù)。

基本數(shù)據(jù)類型int,char,double,float等這樣簡單內置數(shù)據(jù)類型扩然，它們的大小和系統(tǒng)相關掸犬， 不同系統(tǒng)下取值也不一樣。

如果是結構體通殃，sizeof涉及到字節(jié)對齊的問題度液，根據(jù)計算機組成原理教導我們這樣有助于加快計算機的取數(shù)速度，否則多話指令周期画舌。讓寬度為2的節(jié)本數(shù)據(jù)類型short等堕担，都位于能被2整除的低智商；讓寬度為4的基本數(shù)據(jù)類型int等骗炉，都位于能被4整除的地址上照宝，以此類推， 這樣句葵，倆個數(shù)中間就可能需要加入填充的字節(jié)厕鹃，所以整個結構體的sizeof值就增長了。詳細對齊規(guī)則看文章下方結構體對齊乍丈。 這里不再贅述剂碴。

• class_getInstanceSize

size_t class_getInstanceSize(Class cls)
{
    if (!cls) return 0;
    return cls->alignedInstanceSize();
}

// Class's ivar size rounded up to a pointer-size boundary.
uint32_t alignedInstanceSize() const {
    return word_align(unalignedInstanceSize());
}

#ifdef __LP64__
#   define WORD_SHIFT 3UL
#   define WORD_MASK 7UL
#   define WORD_BITS 64
#else
#   define WORD_SHIFT 2UL
#   define WORD_MASK 3UL
#   define WORD_BITS 32
#endif

static inline uint32_t word_align(uint32_t x) {
    return (x + WORD_MASK) & ~WORD_MASK;
}

這個函數(shù)是runtime提供的一個API函數(shù)，獲取類的實例對象所占用的內存大小轻专。

通過源碼可知道 class_getInstanceSize函數(shù)獲取的的對象大小是8字節(jié)對齊忆矛。

這個函數(shù)依據(jù)對象內部的屬性變化而變化；如果沒有屬性， 只繼承了NSObject催训，則類的實例對象實際占用的內存大小是8洽议，

• malloc_size

malloc_size是系統(tǒng)實際開辟的內存空間，class_getInstanceSize是實際占用的空間漫拭。

根據(jù)文章頂部代碼實例1打印可驗證亚兄。這個是由系統(tǒng)完成的，從上面的分析看得出采驻， 實際占用和實際分配的大小是不一樣的审胚。

0x01 -- 結構體內存對齊

這里可以參考我之前寫的文章底層必備c/c++知識結構體

struct LGStruct1 {
    double d; // 0-7
    char c;     //8
    int i;
    short s;      //9 10 11 12 13 14 15
};

struct LGStruct2 {
    double d;           //8 0-7
    int i;              //4 8-11
    char c;             //1 12
    short s;            //2 13 14 15
};

int main() {
        NSLog(@"%lu", sizeof(struct LGStruct1)); // 24
              NSLog(@"%lu", sizeof(struct LGStruct2));  // 16
  return 0;
}

上面片段代碼Test1和Test2的sizeof是多少？

從打印可得知LGStruct1的內存大小為24; LGStruct2為16;

倆個結構體 礼旅，數(shù)據(jù)類型一致膳叨，順序不一樣， 導致輸出的結果也不一樣痘系， 這就涉及到內存對齊菲嘴；

至于為什么系統(tǒng)要做這件事; 上面說sizeof的時候也說了， 簡單來說碎浇，提高性能临谱。

內存對齊規(guī)則

• 【原則一】 數(shù)據(jù)成員的對齊規(guī)則可以理解為min(m, n) 的公式, 其中 m表示當前成員的開始位置, n表示當前成員所需要的位數(shù)。如果滿足條件 m 整除 n （即 m % n == 0）, n 從 m 位置開始存儲, 反之繼續(xù)檢查 m+1 能否整除 n, 直到可以整除, 從而就確定了當前成員的開始位置奴璃。

• 【原則二】數(shù)據(jù)成員為結構體：當結構體嵌套了結構體時悉默，作為數(shù)據(jù)成員的結構體的自身長度作為外部結構體的最大成員的內存大小，比如結構體a嵌套結構體b苟穆，b中有char抄课、int、double等雳旅，則b的自身長度為8

• 【原則三】最后結構體的內存大小必須是結構體中最大成員內存大小的整數(shù)倍跟磨，不足的需要補齊。

對齊規(guī)則驗證

根據(jù)上面的實例代碼攒盈， 畫了一章對齊示意圖

結構體內存對齊示意圖.png

• 根據(jù)規(guī)則一 進行內部成員對齊抵拘。所占用字節(jié)18個；
• 根據(jù)規(guī)則三 整體對齊后型豁，占用字節(jié)24個僵蛛。

結構體嵌套對齊

struct mystruct4 {
    int a;
    struct mystruct5 {
        short c;
        double b;
        char c1;
    }str5;
    int d;
}s4;

printf("mystruct4內存大小 %lu\n", sizeof(s4)); // 40
printf("mystruct5內存大小 %lu\n", sizeof(s4.str5)); // 24

結構體嵌套對齊的算法規(guī)則是

1. int從0開始， 占4個字節(jié)迎变， 位置是0 1 2 3充尉。
2. str5按照規(guī)則二從double算， 空白填充4 5 6 7;從8-24是嵌套結構體所占大小衣形。
3. 接著25,不滿足規(guī)則一驼侠，25 26 27填充空白， 28 29 30 31占位。
4. 一共使用了32個字節(jié)倒源，按照規(guī)則三整體對齊苛预，是40個字節(jié)。

0x02 -- 內存優(yōu)化（屬性重排）

x指令 打印對象內存地址 == memory read person

x/4gx 以16進制打4個印人可以方便看的內存

@interface Other: NSObject
  @property (nonatomic, copy) NSString *name;
@property (nonatomic, copy) NSString *nickName;
@property (nonatomic) char sex;
@property (nonatomic, assign) int age;
@property (nonatomic, assign) long height;
@property (nonatomic) char garde;
@end
  @implementation
  @end

Other *person = [Other alloc];
person.name      = @"liming";
person.nickName  = @"ll";
person.sex = "m";
person.garde = "A";
person.age = 23;

x:8gx.jpg

通過LLDB命令查看對象的內存布局相速。x命令查看的不夠直觀碟渺，因為iOS是小端模式鲜锚，所以是內存值是倒著突诬，使用x/4gx打印出來的方便直接查看。

查看對象內存.jpg

通過打印芜繁，把對象存儲的值都直觀的輸出了旺隙， 而且在0x000000170000414d這個值里存儲了對象里屬性三個值，這就是屬性重排骏令，雖然對象編譯到底層是結構體蔬捷，按照結構體對齊，會極大的浪費空間 榔袋，蘋果在這一層又做了優(yōu)化周拐，就是屬性重排,達到優(yōu)化空間的目的。利用空間換時間

參考

結構體內存對齊

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