02 - 內(nèi)存對齊解析-結(jié)構(gòu)體嵌套結(jié)構(gòu)體

一思考

struct Person{
   int a;
   char b;
   double c;
} person;

struct People{
    char b;
    double c;
    int a;
}people;
int main ()
{
    printf ("%d\n",sizeof(people);  
   printf ("%d\n",sizeof(person);  
    return 0;
}

各類型所占內(nèi)存大小

真機(jī)運(yùn)行,64位系統(tǒng)上 char + int + double = 1 + 4 + 8 應(yīng)該占12個字節(jié) ,但運(yùn)行打印后發(fā)現(xiàn)為24 ,16,說明系統(tǒng)存儲相應(yīng)類型有其固定方式即為內(nèi)存對齊

一為什么要內(nèi)存對齊

為了提高程序的性能磕蒲，數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)（尤其是棧）應(yīng)該盡可能地在自然邊界上對齊,為了訪問未對齊的內(nèi)存履磨，處理器需要作兩次內(nèi)存訪問真椿；然而，對齊的內(nèi)存訪問僅需要一次訪問. 例如2-5 4字節(jié)數(shù)據(jù),在沒有內(nèi)存對齊的情況下要取兩次 0-3 4-7 才能得到2-5所需數(shù)據(jù).

二規(guī)則 - 如何計算

假設(shè)m為當(dāng)前成員起始存儲位置 n為其所需存儲大小需滿足 m % n == 0
否則需從m+1位開始直到滿足條件
當(dāng)結(jié)構(gòu)體嵌套了結(jié)構(gòu)體時，以數(shù)據(jù)成員的結(jié)構(gòu)體的自身長度作為外部結(jié)構(gòu)體的最大成員的內(nèi)存大小蚂会，比如結(jié)構(gòu)體a嵌套結(jié)構(gòu)體b，b中有char、int各吨、double等，則b的自身長度為8開始計算b結(jié)構(gòu)體內(nèi)子成員位置
最后結(jié)構(gòu)體的內(nèi)存大小必須是結(jié)構(gòu)體中最大成員內(nèi)存大小的整數(shù)倍袁铐，不足的需要補(bǔ)齊

解釋下上面的24 16 是如何得到的:

Person 結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)體

計算思路

int a 占4個字節(jié)從頭開始
chat b 一個字節(jié) 占據(jù) 4號位
double 8個字節(jié) 5, 6 , 7, 無法整除8 故偏移到8號位置開始到15號共占8位
結(jié)構(gòu)體總大小位置為16 最大成員為double c8位可被16整除 故返回16個字節(jié)

People 結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)體

計算思路

chat b 從0開始占一個字節(jié)
double c8個字節(jié)偏移到8號位置向后8位到15
-int a 4字節(jié)可以被16整除從16開始向后4位到19
最大成員為double c8位, 向后補(bǔ)齊到23 ,共24位可整除8,返回24個字節(jié)

三結(jié)構(gòu)體嵌套結(jié)構(gòu)體

struct Teacher{
    char d;
    int e;
    short f;
    int g;
}teacher;

struct tClass{
    char a;
    int b;
    short c; 
    struct Teacher teacher1;
}class;

int main ()
{
    printf ("%d\n",sizeof(class); //28
    return 0;
}

計算過程

chat a , int b , short c 如上面結(jié)構(gòu)體一樣計算到位置9
Class中最大成員為int 4字節(jié) 所以偏移到12號位置存儲class中的chat d
剩下的類似普通結(jié)構(gòu)體直到27號位置存儲完共28位 28 可以整除最大成員大小 int 4字節(jié) 返回28

三拓展, 應(yīng)用

pragma pack(n) & attribute((aligned (n)))

#pragma pack(1)
struct Person{
  int a;
  char b;
  double c;
} person;// sizeof(person) =  13
#pragma pack()

#define PACKED __attribute__((packed))
struct  PACKED People{
   char b;
   double c;
   int a;
}people;//sizeof(people) =  13

#pragma pack(n)為設(shè)置采用多少字節(jié)對齊
#define PACKED __attribute__((packed)) 取消編譯過程中的優(yōu)化對齊

四 OC中的內(nèi)存優(yōu)化

由 Person 與People 我們可以得知,在啟用內(nèi)存對齊后,成員相同的結(jié)構(gòu)體,成員順序不同,則最后實際開辟內(nèi)存大小也不同,并且所占內(nèi)存大小大的成員在結(jié)構(gòu)體位置靠前時,最終開辟的空間可能會更小. 不過OC中采用的是16字節(jié)對齊,這種方式優(yōu)化沒意義.

OC 屬性重排驗證

@interface Person : NSObject

@property(nonatomic,assign)NSInteger age;

@property(nonatomic,assign)BOOL sex;

@property(nonatomic,copy)NSString *name;

@property(nonatomic,copy)NSString *address;

@end

-聲明一個對象Person 其屬性順序如上

賦值

   Person *person = [[Person alloc] init];
   person.name = @"范熱熱";
   person.address = @"li bed";
   person.age = 100;
   person.height = 400;
   person.a = 'f';
   person.b = 'b';
  
   NSLog(@"objc對象類型占用的內(nèi)存大薪已选：%lu",sizeof(person));
   NSLog(@"objc對象實際占用的內(nèi)存大泻峄搿：%lu",class_getInstanceSize([Person class]));
   NSLog(@"objc對象分配的內(nèi)存大小：%lu",malloc_size((__bridge const void*)(person)));

查看打印結(jié)果為 8 40 48

sizeof(person) 得到的是person指針的大小占8位沒毛病
malloc_size((__bridge const void*)(person)) 實際開辟的大小,采用16字節(jié)對齊要被16整除得48 也可以
class_getInstanceSize([Person class]) 這個40是如何得到呢答案是蘋果實際采用的是8字節(jié)對齊驗證一下

person 內(nèi)存分布
首先我們發(fā)現(xiàn) 實際內(nèi)存中存儲的屬性值與我們在.h中定義的順序并不一樣
第一個占8位的為ISA指針地址
第二個8位一共包含了 int age chat a chat b三個屬性
第三個8位為 int height
第四個第五個8位為 NSString 類型

02 - 內(nèi)存對齊解析-結(jié)構(gòu)體嵌套結(jié)構(gòu)體

一 思考

一 為什么要內(nèi)存對齊

二 規(guī)則 - 如何計算