iOS OC 對象的內(nèi)存對齊原則
1.問題的引入
初始化一個OC類得湘，具有如下屬性：
#import <Foundation/Foundation.h>
NS_ASSUME_NONNULL_BEGIN
@interface LGTeacher : NSObject
@property (nonatomic, copy) NSString *name;
@property (nonatomic, assign) int age;
@property (nonatomic, assign) long height;
@property (nonatomic, strong) NSString *hobby;
@end
NS_ASSUME_NONNULL_END
初始化對象惋戏，并獲取對象的內(nèi)存size：
LGTeacher *p = [[LGTeacher alloc] init];
p.name = @"LG_Cooci";
p.age = 18;
p.height = 185;
p.hobby = @"女";
NSLog(@"%lu - %lu",class_getInstanceSize([p class]),malloc_size((__bridge const void *)(p)));
打印結果：
由以上打印結果可以看出 class_getInstanceSize 和malloc_size獲取到的內(nèi)存大小不一樣火惊，那么是什么導致的兩者獲取同一對象的內(nèi)存大小不一樣呢唯欣？我們下一步繼續(xù)探索居触。
首先我們先手動計算一下這個對象所占的內(nèi)存：
isa -- 8字節(jié)拜秧，name -- 8字節(jié)痹屹， age -- 4字節(jié)， height -- 8字節(jié)枉氮， hobby -- 8字節(jié)志衍；總計36字節(jié)。
我們跟蹤objc源碼可以發(fā)現(xiàn)改變size的地方有兩個地方：
- instanceSize
instanceSize 繼續(xù)跟蹤聊替，
- instanceSize
size_t instanceSize(size_t extraBytes) const {
if (fastpath(cache.hasFastInstanceSize(extraBytes))) {
return cache.fastInstanceSize(extraBytes);
}
size_t size = alignedInstanceSize() + extraBytes;// alignedInstanceSize
// CF requires all objects be at least 16 bytes.
if (size < 16) size = 16;
return size;
}
uint32_t alignedInstanceSize() const {
return word_align(unalignedInstanceSize());
}
# define WORD_MASK 7UL
static inline uint32_t word_align(uint32_t x) {
return (x + WORD_MASK) & ~WORD_MASK;
}
由以上源碼可以得到instanceSize 使用8字節(jié)對齊原則處理Size楼肪，并且最小為16字節(jié)。
其中的原理可以參考本人其他篇文章：內(nèi)存對齊小記佃牛，內(nèi)存對齊算法淹辞。
- calloc
由于calloc屬于malloc源碼里面
跟蹤libmalloc源碼：
calloc源碼實現(xiàn)：
void *
calloc(size_t num_items, size_t size)
{
void *retval;
retval = malloc_zone_calloc(default_zone, num_items, size);
if (retval == NULL) {
errno = ENOMEM;
}
return retval;
}
// malloc_zone_calloc
void *
malloc_zone_calloc(malloc_zone_t *zone, size_t num_items, size_t size)
{
MALLOC_TRACE(TRACE_calloc | DBG_FUNC_START, (uintptr_t)zone, num_items, size, 0);
void *ptr;
if (malloc_check_start && (malloc_check_counter++ >= malloc_check_start)) {
internal_check();
}
ptr = zone->calloc(zone, num_items, size);
if (malloc_logger) {
malloc_logger(MALLOC_LOG_TYPE_ALLOCATE | MALLOC_LOG_TYPE_HAS_ZONE | MALLOC_LOG_TYPE_CLEARED, (uintptr_t)zone,
(uintptr_t)(num_items * size), 0, (uintptr_t)ptr, 0);
}
MALLOC_TRACE(TRACE_calloc | DBG_FUNC_END, (uintptr_t)zone, num_items, size, (uintptr_t)ptr);
return ptr;
}
斷點打印 zone->calloc
- ①:得到其真實調(diào)用為default_zone_calloc
- ②：搜索default_zone_calloc繼續(xù)跟進，打印default_zone_calloc內(nèi)部的zone->calloc得到 nano_calloc
- ③：分析nano_calloc源碼可以知道在 _nano_malloc_check_clear內(nèi)進行了相關操作
static void *
default_zone_calloc(malloc_zone_t *zone, size_t num_items, size_t size)
{
zone = runtime_default_zone();
return zone->calloc(zone, num_items, size);
}
static void *
nano_calloc(nanozone_t *nanozone, size_t num_items, size_t size)
{
size_t total_bytes;
if (calloc_get_size(num_items, size, 0, &total_bytes)) {
return NULL;
}
if (total_bytes <= NANO_MAX_SIZE) {
void *p = _nano_malloc_check_clear(nanozone, total_bytes, 1);
if (p) {
return p;
} else {
/* FALLTHROUGH to helper zone */
}
}
malloc_zone_t *zone = (malloc_zone_t *)(nanozone->helper_zone);
return zone->calloc(zone, 1, total_bytes);
}
跳轉到_nano_malloc_check_clear內(nèi)部發(fā)現(xiàn)代碼很多俘侠，一臉懵逼象缀，但是仔細一看很多都是做一些容錯判斷，除去這些代碼后爷速，返現(xiàn)與size有關的只有一行代碼：
size_t slot_bytes = segregated_size_to_fit(nanozone, size, &slot_key);
跳轉進 segregated_size_to_fit 可以看到又是內(nèi)存對齊的代碼央星，這里的內(nèi)存對齊是以16字節(jié)原則進行對齊的。
內(nèi)存對齊的原理可以參考本人其他篇文章：內(nèi)存對齊小記惫东，內(nèi)存對齊算法莉给。
#define SHIFT_NANO_QUANTUM 4
#define NANO_REGIME_QUANTA_SIZE (1 << SHIFT_NANO_QUANTUM) // 16
static MALLOC_INLINE size_t
segregated_size_to_fit(nanozone_t *nanozone, size_t size, size_t *pKey)
{
size_t k, slot_bytes;
if (0 == size) {
size = NANO_REGIME_QUANTA_SIZE; // Historical behavior
}
k = (size + NANO_REGIME_QUANTA_SIZE - 1) >> SHIFT_NANO_QUANTUM; // round up and shift for number of quanta
slot_bytes = k << SHIFT_NANO_QUANTUM; // multiply by power of two quanta size
*pKey = k - 1; // Zero-based!
return slot_bytes;
}
總結
經(jīng)過上述的各種分析毙石，我們可以得到的結論是instanceSize是以8字節(jié)進行對齊的， 后面calloc是以16字節(jié)進行對齊的颓遏，說明calloc進一步對對象進行了處理徐矩。也就解釋了我們打印出來的40-48了。
由以上可以知道對象申請的內(nèi)存大小和系統(tǒng)開辟的大小存在不一致的情況叁幢，8字節(jié)對齊應用于對象的屬性滤灯，16字節(jié)對齊應用于對象，由于對象的內(nèi)存是連續(xù)的曼玩，這樣可以規(guī)避一些不必要的風險鳞骤，以空間換時間來得到更高的安全性。
