1. 內(nèi)存對齊原理

上一篇提到了對象在alloc創(chuàng)建時內(nèi)存分配情況裹纳，
這一篇我們來更加深入的來研究一下什么叫內(nèi)存對齊

1.1 準備工作

話不多說，為了方便直觀的體現(xiàn)差異紧武，定義一個宏剃氧，打印對象的 isa、內(nèi)存地址阻星、對象類型占用的內(nèi)存大小朋鞍、對象實際占用的內(nèi)存大小、對象實際分配的內(nèi)存大小妥箕。一定要注意占用跟實際分配的區(qū)別滥酥，是不一樣的。等一下看日志就一目了然畦幢。
照舊萬年祖?zhèn)饔^察對象日志代碼

#define Log(_var) ({ NSString *name = @#_var; NSLog(@"%@: %@ -> %p || 對象類型占用的內(nèi)存大小%lu, 對象實際占用的內(nèi)存大小%lu, 對象實際分配的內(nèi)存大小%lu ", name, [_var class], &_var, sizeof(_var), class_getInstanceSize([_var class]) ,malloc_size((__bridge const void*)(_var))); })

1.2 對象

昨天我們研究了人Person類坎吻。今天不研究人，研究Dog狗類??并且附上源代碼已經(jīng)運行結果日志

#import <Foundation/Foundation.h>
#import <objc/runtime.h>
#import <malloc/malloc.h>

@interface Dog : NSObject
@end

@implementation Dog
@end

int main(int argc, const char * argv[]) {
    @autoreleasepool {
        Dog *dog = [Dog alloc];
        Log(dog);
        /*
         * dog: Dog -> 0x7ffeefbff588 || 對象類型占用的內(nèi)存大小8, 對象實際占用的內(nèi)存大小8, 對象實際分配的內(nèi)存大小16
         */
    }
    return 0;
}

我們這個無屬性dog對象實際分配的內(nèi)存大小16跟我昨天說的一樣沒有騙大家宇葱。這一點可以放心瘦真。因為是無屬性對象實例刊头，該對象只有isa指針所以只占用了8個大小的內(nèi)存空間。

@property (nonatomic, strong) NSString *name;

如果我們給這個對象定義一個屬性時打印如下

對象類型占用的內(nèi)存大小8, 對象實際占用的內(nèi)存大小16, 對象實際分配的內(nèi)存大小16

@property (nonatomic, strong) NSString *name;
@property (nonatomic, assign) int age;

如果我們給這個對象定義兩個屬性時打印如下

對象類型占用的內(nèi)存大小8, 對象實際占用的內(nèi)存大小24, 對象實際分配的內(nèi)存大小32

@property (nonatomic, strong) NSString *name;
@property (nonatomic, assign) int age;
@property (nonatomic, assign) int height;

如果我們給這個對象定義三個屬性時打印如下

對象類型占用的內(nèi)存大小8, 對象實際占用的內(nèi)存大小24, 對象實際分配的內(nèi)存大小32

我們發(fā)現(xiàn)隨著屬性的增加實際的分配內(nèi)存大小符合昨天我們研究的對象創(chuàng)建16字節(jié)對齊原則诸尽。
對象類型占用的內(nèi)存大小始終為8我猜測是對象指針的占用大小
對象實際占用的內(nèi)存大小屬性以8字節(jié)對齊排列
我們來給dog屬性賦值之后

Dog *dog = [Dog alloc];
dog.name = @"旺財";
dog.age = 2;
dog.height = 80;

x/4gx dog一下看一下內(nèi)存情況

0x104007b50: 0x001d800100002315 0x0000000200000001
0x104007b60: 0x0000000100001018 0x0000000000000000

圖1

我們發(fā)現(xiàn) 0x0000000100001018是設置的name原杂， 0x0000005000000002居然po不出來。
我們嘗試po 0x00000050是height弦讽，po 0x00000002是age。原來height跟age共用了內(nèi)存段節(jié)約內(nèi)存

1.3結論

以上這個例子來進行說明 蘋果中屬性重排膀哲，即內(nèi)存優(yōu)化因為age跟height各占用8比較浪費往产。雖然分配了32。但是一共占用24某宪。跟你定義屬性的順序無關仿村。最終會按著最優(yōu)的方式重新排列

2 結構體

對象研究完了兴喂。我們再來看一下結構體，看一下通過結構體的方式是否能驗證些什么畏鼓？

struct Dog1{
    char a;     //1字節(jié)
    double b;   //8字節(jié)
    int c;      //4字節(jié)
    short d;    //2字節(jié)
}Dog1;

struct Dog2{
    double b;   //8字節(jié)
    int c;      //4字節(jié)
    short d;    //2字節(jié)
    char a;     //1字節(jié)
}Dog2;
NSLog(@"狗一大小%lu--狗二大小%lu",sizeof(Dog1), sizeof(Dog2));
/*狗一大小24--狗二大小16*/

我們發(fā)現(xiàn)同是 4 個屬性云矫，同樣包含char,double,int,short4個類型汗菜，只是順序不同罷了。最后大小缺不一樣
莫非就是我們之前說的內(nèi)存對齊?只是對象不需要你手動排列巡揍。而結構體需要你手動排列才生效腮敌，那么它的規(guī)則是什么呢俏扩？

內(nèi)存對齊規(guī)則

一般內(nèi)存對齊的原則主要有以下三點
1、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)啤斗。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钮莲。
2、結構體作為成員:如果一個結構里有某些結構體成員,則結構體成員要從其內(nèi)部最大元素大小的整數(shù)倍地址開始存儲.(struct a里存有struct b,b里有char,int ,double等元素,那b應該從8的整數(shù)倍開始存儲.)
3崔拥、結構體的總大小,也就是sizeof的結果,.必須是其內(nèi)部最大成員的整數(shù)倍.不足的要補?

我們通過簡單的計算來驗證一下

結構體Dog1 內(nèi)存大小計算
根據(jù)內(nèi)存對齊規(guī)則計算Dog1的內(nèi)存大小链瓦，詳解過程如下：

變量 a ：占 1 個字節(jié)，從0開始渤刃，此時 min(0, 1)卖子，即 0 存儲 a
變量 b ：占 8 個字節(jié)刑峡，從1開始，此時 min(1, 8)诫舅， 1 不能整除 8 宫患，繼續(xù)往后移動，知道 min(8, 8)俏讹，從 8 開始泽疆，即 8-15 存儲 b
變量 c ：占4個字節(jié)玲献，從16開始，此時min(16, 4)瓢娜，16 可以整除 4 眠砾，即 16-19 存儲 c
變量 d ：占2個字節(jié)托酸，從20開始柒巫，此時min(20, 2)堡掏，20 可以整除 2 刨疼，即 20-21 存儲 d
因此 Dog1 的需要的內(nèi)存大小為 15 字節(jié)，而 Dog1 中最大變量的字節(jié)數(shù)為 8 亭畜，所以 Dog1 實際的內(nèi)存大小必須是 8 的整數(shù)倍贱案，18 向上取整到 24止吐，主要是因為 24 是 8 的整數(shù)倍侨糟，所以 sizeof(Dog1) 的結果是 24

結構體 Dog2 內(nèi)存大小計算
根據(jù)內(nèi)存對齊規(guī)則計算 Dog2 的內(nèi)存大小秕重，詳解過程如下：

變量 b ：占 8 個字節(jié)，從 0 開始二拐，此時 min(0, 8) 凳兵，即 0-7 存儲 b
變量 c ：占 4 個字節(jié)庐扫，從 8 開始，此時 min(8, 4) 铅辞， 8 可以整除 4 ，即 8-11 存儲 c
變量 d ：占 2 個字節(jié)斟珊，從 12 開始倍宾，此時 min(12, 2) ， 20 可以整除2高职，即 12-13 存儲 d
變量 a ：占 1 個字節(jié)，從 14 開始寥粹，此時 min(14, 1) 埃元，即 14 存儲 a
因此Dog2的需要的內(nèi)存大小為 15字節(jié)，而 Dog2 中最大變量的字節(jié)數(shù)為 8阔拳，所以 Dog2 實際的內(nèi)存大小必須是 8 的整數(shù)倍类嗤， 15 向上取整到 16 ，主要是因為 16 是 8 的整數(shù)倍货裹，所以 sizeof(Dog2) 的結果是 16

不知道誰最大弧圆？我們來先看一個表笔咽，下表是對不同數(shù)據(jù)類型所占用的內(nèi)存大小（純手打，可復制）
有需要的點個關注叶组。評論查眼??Mark扶叉，老司機開車從此不迷路