引言
內(nèi)存對齊是內(nèi)存里面一個很重要的詞匯傅瞻，可是大部分開發(fā)者對這個詞匯的含義都是一知半解拧粪。
WJPerson*wj = [WJPerson alloc];
wj.name = @"無極";
wj.age = 30;
NSLog(@"對象類型的內(nèi)存大小：%lu",sizeof(wj));
NSLog(@"對象實際的內(nèi)存大小：%lu",class_getInstanceSize([wj class]));
NSLog(@"對象分配的內(nèi)存大小：%lu",malloc_size((__bridge const void *)(wj)));
NSLog(@"-----------------------------------------");
WJPerson*wj2;
NSLog(@"對象類型的內(nèi)存大邪锓恰：%lu",sizeof(wj2));
NSLog(@"對象實際的內(nèi)存大小：%lu",class_getInstanceSize([wj2 class]));
NSLog(@"對象分配的內(nèi)存大卸锬ⅰ：%lu",malloc_size((__bridge const void *)(wj2)));
輸出結(jié)果：
2021-06-16 13:12:08.712404+0800 內(nèi)存對齊[3440:72350] 對象類型的內(nèi)存大心┛：8
2021-06-16 13:12:08.712537+0800 內(nèi)存對齊[3440:72350] 對象實際的內(nèi)存大小：24
2021-06-16 13:12:08.712659+0800 內(nèi)存對齊[3440:72350] 對象分配的內(nèi)存大凶俊：32
2021-06-16 13:12:08.712746+0800 內(nèi)存對齊[3440:72350] -----------------------------------------
2021-06-16 13:12:08.712831+0800 內(nèi)存對齊 [3440:72350] 對象類型的內(nèi)存大性刹铡：8
2021-06-16 13:12:08.712923+0800 內(nèi)存對齊[3440:72350] 對象實際的內(nèi)存大小：0
2021-06-16 13:12:08.713007+0800 內(nèi)存對齊[3440:72350] 對象分配的內(nèi)存大邪孀小：0
結(jié)果分析：
-
sizeof：對象類型的內(nèi)存大小隅忿，sizeof是用來計算一個變量或者一個常量心剥、一種數(shù)據(jù)類型所占的內(nèi)存字節(jié)數(shù)。自定義對象的本質(zhì)是結(jié)構(gòu)體指針背桐，所以占8個字節(jié)。 -
class_getInstanceSize：對象實際（對齊后）的內(nèi)存大小蝉揍，內(nèi)存大小是由類的成員變量的大小決定的链峭。實際上并不是嚴格意義上的對象的內(nèi)存的大小，因為內(nèi)存進行了8字節(jié)對齊又沾，所以wj的內(nèi)存大小是24而不是20弊仪。而wj2只是聲明變量，并沒有走alloc方法開辟內(nèi)存杖刷，所以大小是0励饵。核心內(nèi)存大小算法是：define WORD_MASK 7UL （(x + WORD_MASK) & ~WORD_MASK -
malloc_size：系統(tǒng)實際分配的內(nèi)存大小，以16字節(jié)對齊滑燃，不足16的自動補齊役听。注意：系統(tǒng)的16字節(jié)對齊是在實際的內(nèi)存大小（經(jīng)過8字節(jié)對齊后）的基礎(chǔ)上表窘。上面的wj對象實際內(nèi)存大小24字節(jié)典予，不是16的倍數(shù)，所以系統(tǒng)實際分配為32乐严。
問題：
class_getInstanceSize和malloc_size底層做了什么瘤袖？我們?nèi)绾沃?code>class_getInstanceSize是8字節(jié)對齊，而malloc_size是16字節(jié)對齊昂验？
在研究后面重點之前捂敌，我們先來看下基本數(shù)據(jù)類型在arm64環(huán)境下占用的內(nèi)存大小。
下面解釋為什么計算機會有內(nèi)存對齊的概念既琴，出于什么目的要內(nèi)存對齊占婉。
- 內(nèi)存是以
字節(jié)為基本單位，cpu在讀取數(shù)據(jù)時呛梆，是以塊為單位讀取锐涯，并不是以字節(jié)為單位讀取。頻繁讀取未對齊的數(shù)據(jù)填物，會加大cpu的開銷纹腌。字節(jié)對齊后，會降低cpu的存取次數(shù)滞磺，這種以空間換時間的做法降低了cpu的開銷升薯。 -
cpu存取：是以塊為單位击困，存取未對齊的數(shù)據(jù)可能開始在上一個內(nèi)存塊涎劈，結(jié)束在另一個內(nèi)存塊广凸。這樣中間可能要經(jīng)過復(fù)雜的運算在合并在一起，降低了效率蛛枚，字節(jié)對齊后谅海，提高了cpu的訪問效率。
內(nèi)存對齊規(guī)則：
數(shù)據(jù)成員對齊規(guī)則：
結(jié)構(gòu)體（struct）(或聯(lián)合體(union))的數(shù)據(jù)成員蹦浦，第一個數(shù)據(jù)成員放在offset為0的地方(即首地址的位置)扭吁，以后每個數(shù)據(jù)成員存儲的起始位置要從該成員大小或者成員的子成員大小（只要該成員有子成員盲镶，比如說是數(shù)組侥袜，結(jié)構(gòu)體等）的整數(shù)倍開始（比如int為4字節(jié)），則要從4的整數(shù)倍地址開始存儲溉贿。
結(jié)構(gòu)體作為成員變量：如果一個結(jié)構(gòu)體里有某些結(jié)構(gòu)體成員枫吧，則結(jié)構(gòu)體成員要從其內(nèi)部最大元素大小的整數(shù)倍開始存儲（struct a里有struct b，b里有char宇色，int九杂，double等元素，那b應(yīng)該從8（doudle為8 ）的整數(shù)倍開始存儲）
下面我們先來看一個例子：
struct WJPerson1{
double a;
char b;
int c;
short d;
}myPerson1;
struct WJPerson2
{
double b;
int c;
char a;
short d;
}myPerson2;
NSLog(@"%lu-%lu",sizeof(myPerson1),sizeof(myPerson2));
輸出結(jié)果：
2021-06-16 16:13:21.621334+0800 內(nèi)存對齊[4074:158189] 24-16
從上面我們可以看出代兵，myPerson1和myPerson2兩個結(jié)構(gòu)體里面元素是一樣的尼酿，只是順序不同，內(nèi)存大小卻不一樣植影，為什么裳擎？這就是結(jié)構(gòu)體內(nèi)存對齊。
具體分析如下：[p,q] p表示當前開始的位置思币，q表示大小
myPerson1：
- double a:
[0,7]即（0~7存放a） - char b:
[8,1]即（8存放b） - int c:
[12,15]即（9,10,11不是int 4得出倍數(shù)鹿响，廢棄，12~15存放c） - short d:
[16,2]即（16 ~ 17存放d）
myPerson2：
- double a:
(0,7)即（0~7存放a） - int b:
(8,4)即（8~11存放b） - char c:
(12,1)即（12存放c） - short d:
(14,2)即（13不是d（ short 2的倍數(shù)）位置廢棄谷饿，14 ~ 15存放d）
下面這個是嵌套的結(jié)構(gòu)體
struct WJPerson3 {
double a;
int b;
char c;
short d;
int e;
struct WJPerson1 str;
} myPerson3;
myPerson3具體分析如下：
- double a:
[0,7]即（0~7存放a） - char b:
[8,1]即（8存放b） - int c:
[12,15]即（9,10,11不是int 4得出倍數(shù)惶我，廢棄，12~15存放c） - short d:
[16,2]即（16 ~ 17存放d） - int e：
(20,4)即（18,19不是int 4得出倍數(shù)博投，廢棄.20 ~ 23存放d） - 變量str: str是結(jié)構(gòu)體變量绸贡，內(nèi)存對齊原則
結(jié)構(gòu)體成員要從其內(nèi)部最大元素大小的整數(shù)倍地址開始存儲。WJPerson1 中的最大的變量a( double)占8字節(jié)毅哗，所以offset從24開始听怕，WJPerson1的內(nèi)存大小是18字節(jié)。[24虑绵，18]尿瞭，即24 ~ 42存放 str，計算出來的是42個字節(jié)翅睛，但是myPerson3中最大的變量是str和 a都是8字節(jié)声搁，所以myPerson3的實際內(nèi)存大小必須是8的整數(shù)倍黑竞，42不是8的整數(shù)倍，因此補齊應(yīng)該是48.
