熟悉C++、JAVA、VB等編程語言的朋友都知道String（字符串），它是編程語言中表示文本的數(shù)據(jù)類型，字符串由若干字符組成的，是所有編程語?中?常重要的成員。可能很多朋友平時(shí)只是使用它，沒有仔細(xì)研究其中的奧秘。其實(shí)，字符串還是有很多值得我們深入研究的地方。
一、思考
在Swift開發(fā)使用字符串的過程中，你是否有思考過以下問題？
- 1個(gè)字符串變量占用多少內(nèi)存？
-字符串 str1、str2 的底層存儲(chǔ)有什么不同？
-如果對(duì) str1、str2 進(jìn)行拼接操作，str1、str2 的底層存儲(chǔ)又會(huì)發(fā)生什么變化？
如果你能準(zhǔn)確地回答以上問題，那說明對(duì)Swift字符串的底層存儲(chǔ)機(jī)制還是比較了解的。
二、1個(gè)字符串變量占用多少內(nèi)存？
方法1：MemoryLayout
首先，可以借助Swift自帶的 MemoryLayout 來測(cè)試一下
方法2：匯編
另外，我們也可以借助一個(gè)強(qiáng)有力的底層分析助手—匯編語言，來窺探一下String 的底層存儲(chǔ)
-實(shí)際上分析其他語法、系統(tǒng)庫(kù)的底層，都可以借助匯編語言
-比如多態(tài)的原理、泛型的原理、Array 的底層、枚舉的底層等等
-
另外，不僅僅是Swift，C、C++、OC 的底層分析，依然可以借助匯編語言
-畢竟你寫的每一行有效代碼，最終都是要轉(zhuǎn)成機(jī)器指令（0 和 1）
-而機(jī)器指令是跟匯編指令一一對(duì)應(yīng)的，每一條機(jī)器指令都能翻譯成與之對(duì)應(yīng)的匯編指令
-能讀懂匯編指令，就相當(dāng)于能讀懂機(jī)器指令，知道 CPU 具體在干嘛（操作了什么寄存器，操作了哪塊內(nèi)存）
-本教程的代碼是直接跑在 Mac 的命令行（CommandLineTools）項(xiàng)目上
-因此展示的匯編代碼是基于 X64 的 AT&T 格式匯編，并非 iOS 真機(jī)設(shè)備的 ARM 匯編
-其實(shí)不同種類的匯編之間有極大的相似性，只是有些指令的叫法不一樣
跟微軟的Visual Studio一樣，Xcode 也內(nèi)置了非常方便的反匯編功能，可以輕松查看每一句代碼對(duì)應(yīng)的匯編指令，打開反匯編界面的步驟如下
-在某一行需要調(diào)試的代碼打上斷點(diǎn)（反匯編界面會(huì)在斷點(diǎn)調(diào)試狀態(tài)下顯示出來）
-菜單：`Debug` > `Debug Workflow` > `Always Show Disassembly`
- `Assembly`譯為匯編， `Disassembly` 譯為反匯編
-運(yùn)行程序，看到反匯編界面
如果你的反匯編經(jīng)驗(yàn)十足，根據(jù)第16、17 行的匯編就可以推敲出來，String 是占用 16 個(gè)字節(jié)
-因?yàn)樗昧?rax、rdx 寄存器存放字符串 str 的內(nèi)容，而 rax、rdx 都是 8 字節(jié)的
匯編的內(nèi)容太多了，因?yàn)闀r(shí)間和篇幅關(guān)系，文章里并不會(huì)對(duì)每一句匯編指令進(jìn)行詳細(xì)地講解，更多的是想說明匯編的重要性。
三、字符串的底層存儲(chǔ)
窺探內(nèi)存
此前我寫了個(gè)可以窺探Swift變量?jī)?nèi)存的小工具：https://github.com/CoderMJLee/Mems
-現(xiàn)在用它來窺探下字符串的 16 字節(jié)里面，究竟存儲(chǔ)著什么數(shù)據(jù)
- `Mems.memStr(ofVal:)`默認(rèn)情況下按照 8 個(gè)字節(jié)一組來顯示內(nèi)存數(shù)據(jù)
-傳遞參數(shù) `alignment: .one` 是按照 1 個(gè)字節(jié)一組來顯示內(nèi)存數(shù)據(jù)
字符'0'~'9'的 ASCII 值是 0x30~0x39，認(rèn)真觀察最初 str1 的 16 個(gè)字節(jié)數(shù)據(jù)，你發(fā)現(xiàn)了什么？
-它直接將所有字符的 ASCII 值存儲(chǔ)在 str1 的 16 字節(jié)中
-最后 1 個(gè)字節(jié) 0xea 中的 0xa 就是字符的數(shù)量，也是共 10 個(gè)字符
拼接
可以發(fā)現(xiàn)，當(dāng)對(duì)str1進(jìn)行拼接 "ABCDE" 的時(shí)候
-它最終是將 "0123456789ABCDE"十五個(gè)字符的 ASCII 值都存儲(chǔ)在了 str1 的 16 字節(jié)中
-最后 1 個(gè)字節(jié) 0xef 中的 0xf 就是字符的數(shù)量，也是共 15 個(gè)字符
-可以看得出來，目前 16 個(gè)字節(jié)已經(jīng)存滿了，那如果再拼接 1 個(gè)字符呢？
可以看到，str1里面存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)發(fā)生了非常大的變化，每一個(gè)字符的 ASCII 值不見了，
-那里面的 16 字節(jié)具體是什么含義呢？
-所有字符（'0'~'9'、'A' 到 'F'）的 ASCII 值又存到哪去了呢？
其他情況
如果一開始初始化的時(shí)候（未拼接之前），字符串的內(nèi)容就是超過15個(gè)字符呢？
相信你能猜到是這個(gè)結(jié)果
-這 16 個(gè)字節(jié)里面并沒有出現(xiàn)任何一個(gè)字符的 ASCII 值
-而且這 16 個(gè)字節(jié)跟 `第27行的str1` 還是有所區(qū)別
-雖然它們的字符串內(nèi)容都是"0123456789ABCDEF"
如果對(duì)str2進(jìn)行拼接操作
不難發(fā)現(xiàn)：這時(shí)str2的 16 字節(jié)又發(fā)生了變化，跟 `第27行的str1` 是有點(diǎn)相似的
如何解決上述疑問？
上述的種種疑問，光看打印出來的內(nèi)存數(shù)據(jù)是無法解決的，但是都可以利用【?。?！匯編！?。 縼斫鉀Q，分析匯編指令，立馬就得出結(jié)論，因?yàn)槲恼碌钠邢?，平時(shí)工作也比較忙，我把上述問題的詳細(xì)剖析過程錄制成了長(zhǎng)達(dá)2個(gè)多小時(shí)的視頻，有興趣的朋友可以用 1.5~2 倍速度觀看
-鏈接：https://pan.baidu.com/s/1AkS3K1ZKP8zyxhlhLRaBkA
-提取碼：kzrk
-視頻對(duì)于沒有匯編基礎(chǔ)的朋友來說，可能會(huì)有點(diǎn)難度，最好挑一個(gè)頭腦清醒的時(shí)間去觀看
-看完視頻后，希望大家能夠確切地感受到匯編語言的重要性，不要永遠(yuǎn)只停留在編寫高級(jí)語言代碼、沉迷于語法糖的層面。
四、最后
我們做的這么多，當(dāng)然不僅僅是為了窺探字符串的底層。同數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)與算法一樣，匯編絕對(duì)是助你程序生涯更進(jìn)一步的必備良方。不僅如此，掌握這些能力，你還能玩轉(zhuǎn)軟件破解、游戲外掛，這是我此前?【匯編\C++】編寫的?個(gè)游戲外掛：https://github.com/CoderMJLee/SeemygoPVZCheat?????er
在編程領(lǐng)域，字符串只是如同茫茫宇宙中的一顆行星，渺小而又偉大。等待我們發(fā)掘探索的東西還有很多。在未來，互聯(lián)網(wǎng)還有更多領(lǐng)域需要編程完成。時(shí)代進(jìn)步，軟件也日新月異的發(fā)展，不學(xué)習(xí)就等于倒退，就會(huì)被時(shí)代淘汰。對(duì)程序員??，唯有不斷的探索學(xué)習(xí)更多技術(shù)，才能在這?領(lǐng)域中縱橫遨游。
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