對(duì)象是如何分配內(nèi)存的？對(duì)象是如何計(jì)算內(nèi)存大小的呢？對(duì)象內(nèi)存分配跟什么有關(guān)？

代碼分析

sizeof() 計(jì)算一個(gè)變量或者類型的大?。ㄒ宰止?jié)為單位)
class_getInstanceSize 計(jì)算對(duì)象所需要的內(nèi)存大小,結(jié)算結(jié)果遵循8字節(jié)對(duì)齊，其實(shí)現(xiàn)源碼如下：

static inline uint32_t word_align(uint32_t x) {
    return (x + WORD_MASK) & ~WORD_MASK;
}

malloc_size 計(jì)算對(duì)象的實(shí)際大小,使用時(shí)需要引入頭文件

//沒有添加任何屬性
@interface LNPerson : NSObject
@end
@implementation LNPerson
@end

int main(int argc, const char * argv[]) {
    @autoreleasepool {
      Person *person = [LNPerson alloc];
      NSLog(@"%lu - %lu - %lu",sizeof(person),class_getInstanceSize([LNPerson class]),malloc_size((__bridge const void *)(person)));
    }
    return 0;
}

打印結(jié)果：8 - 8 - 16

//添加一個(gè)屬性
@interface LNPerson : NSObject
@property (nonatomic, copy) NSString *name;
@end

@implementation LNPerson
@end

int main(int argc, const char * argv[]) {
    @autoreleasepool {

        LNPerson *person = [LNPerson alloc];
        NSLog(@"打印結(jié)果: %lu - %lu - %lu",sizeof(person),class_getInstanceSize([LNPerson class]),malloc_size((__bridge const void *)(person)));
    }
    return 0;
}

打印結(jié)果: 8 - 16 - 16

//添加兩個(gè)屬性
@interface LNPerson : NSObject
@property (nonatomic, copy) NSString *name;
@property (nonatomic, assign) int age;
@end

@implementation LNPerson
@end

int main(int argc, const char * argv[]) {
    @autoreleasepool {
        LNPerson *person = [LNPerson alloc];
        NSLog(@"打印結(jié)果: %lu - %lu - %lu",sizeof(person),class_getInstanceSize([LNPerson class]),malloc_size((__bridge const void *)(person)));
    }
    return 0;
}

打印結(jié)果: 8 - 24 - 32
這里先附上一張數(shù)據(jù)類型占用內(nèi)存大小的表格：

圖1.1 數(shù)據(jù)類型占用內(nèi)存大小.png

由以上三分代碼運(yùn)行結(jié)果可以知道對(duì)象的內(nèi)存大小跟屬性有關(guān)（實(shí)際上是跟實(shí)例變量有關(guān)）。代碼分析如下：

• 這里面sizeof的結(jié)果一直沒變化，實(shí)際上他只是計(jì)算person這個(gè)指針的大小，而這個(gè)指針是一直不變的，在OC里面對(duì)象指針的大小為8字節(jié)（其他數(shù)據(jù)類型占用內(nèi)存大小可以參考圖1-1）。
• 通過class_getInstanceSize打印結(jié)果可以看出隨著屬性的增多，開辟一個(gè)對(duì)象所需要的內(nèi)存也在增加（這里面需要注意的是屬性age是int屬性，如果按照對(duì)象所需要內(nèi)存大小計(jì)算應(yīng)該是8+8(name屬性大小)+ 4(age)= 20，可是為什么結(jié)果卻是24呢？實(shí)際上這是底層結(jié)構(gòu)體的內(nèi)存對(duì)齊遵循了8字節(jié)對(duì)齊的計(jì)算結(jié)果，關(guān)于結(jié)構(gòu)體內(nèi)存對(duì)齊可以參考相關(guān)資料。）；
• malloc_size計(jì)算的是對(duì)象的實(shí)際內(nèi)存大小，我們看到，這跟class_getInstanceSize計(jì)算出來的大小不一致，這實(shí)際上是因?yàn)镺C對(duì)象內(nèi)存分配時(shí)遵循了16字節(jié)對(duì)齊原則，當(dāng)對(duì)象所需內(nèi)存小于16字節(jié)時(shí)，還是會(huì)分配16字節(jié)；當(dāng)對(duì)象所需內(nèi)存大于16字節(jié)且大小剛好為16的倍數(shù)時(shí)，則按照所需大小分配；但是當(dāng)對(duì)象所需內(nèi)存大于16字節(jié)且大小不是16的倍數(shù)時(shí)，則分配大于所需內(nèi)存大小的最小的16的倍數(shù)。

什么是內(nèi)存對(duì)齊

內(nèi)存對(duì)齊”應(yīng)該是編譯器的“管轄范圍”。編譯器為程序中的每個(gè)“數(shù)據(jù)單元”安排在適當(dāng)?shù)奈恢蒙?。?nèi)存對(duì)齊意味將數(shù)據(jù)類型寫入到內(nèi)存地址時(shí)是按照它們大小切割的。簡(jiǎn)單說就是如果內(nèi)存地址是n字節(jié)的倍數(shù)，那么我們說這n字節(jié)是內(nèi)存對(duì)齊的，注意，這里n是2的冪，說白了，內(nèi)存地址正好放下n字節(jié)的倍數(shù)，兩者相除余數(shù)為零，正好整除。例如，從上面的代碼分析可以看出對(duì)象person所需要的實(shí)際大小為24字節(jié)，而實(shí)際大小確是32字節(jié)，這是因?yàn)镺C對(duì)象的內(nèi)存是16字節(jié)對(duì)齊的。

為什么需要內(nèi)存對(duì)齊

那編譯器為什么要進(jìn)行內(nèi)存對(duì)齊呢？主要基于以下兩個(gè)原因：

• 1、平臺(tái)原因(移植原因)：
  不是所有的硬件平臺(tái)都能訪問任意地址上的任意數(shù)據(jù)的；某些硬件平臺(tái)只能在某些地址處取某些特定類型的數(shù)據(jù)，否則拋出硬件異常。
• 2、性能原因
  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(duì)齊。原因在于，為了訪問未對(duì)齊的內(nèi)存，處理器需要作兩次內(nèi)存訪問；而對(duì)齊的內(nèi)存訪問僅需要一次訪問。

內(nèi)存對(duì)齊遵循什么樣的原則

1、數(shù)據(jù)成員對(duì)齊規(guī)則：結(jié)構(gòu)(struct)(或聯(lián)合(union))的數(shù)據(jù)成員，第一個(gè)數(shù)據(jù)成員放在offset為0的地方，以后每個(gè)數(shù)據(jù)成員存儲(chǔ)的起始位置要從該成員大小或者成員的子成員大?。ㄖ灰蓡T有子成員，比如說數(shù)組，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(chǔ)。min（當(dāng)前開始的位置m n））m = 9, n= 4:9 10 11 12 ，12是4的整數(shù)倍，所以從12開始存儲(chǔ)
2、結(jié)構(gòu)體作為成員：如果一個(gè)結(jié)構(gòu)體里有些結(jié)構(gòu)體成員，則結(jié)構(gòu)體成員要從其內(nèi)部最大元素的整數(shù)倍地址開始存儲(chǔ)。（struct a里面存儲(chǔ)struct b， b里有char、int、 double等元素，那b應(yīng)該從8的整數(shù)倍開始存儲(chǔ)。）
3、收尾工作：結(jié)構(gòu)體的總大小，也就是sizeof的結(jié)果，必須是其內(nèi)部最大成員的整數(shù)倍，不足的要補(bǔ)齊。
舉個(gè)例子：

// 64位
struct MyStruct1 {
    double a;//8字節(jié) a存儲(chǔ)為0~7位置共8位
    char b;//1字節(jié) 8是1的整數(shù)倍，所以b從8位置開始存儲(chǔ)，共1位
    int c;// 4字節(jié) 前8位已被占用，9不是4的倍數(shù)，所以得往前找最近的4的倍數(shù)12，從12位開始存儲(chǔ)，共四位12~15
    short d;//2字節(jié) 16位剛好是2的倍數(shù)，從16位開始存儲(chǔ)，共兩位16~17，可以推出struct1的所需大小為0~17共18位
}struct1;// 但是結(jié)構(gòu)大小是其內(nèi)部最大成員（這里的a，8字節(jié)）的整數(shù)倍，因此最小為24

struct MyStruct2 {// 同上面的推理
    double a;//8 0~7
    int c;// 4 8是4的倍數(shù) 8~11
    char b;//1 12
    short d;//2 13不是2的整數(shù)倍， 故14~15，所需大小位0~15共16位，實(shí)際大小應(yīng)該為16
}struct2;

struct MyStruct3 {// 同上面的推理
    double a;//8 0~7
    int c;// 4 8是4的倍數(shù) 8~11
    char b;//1 12
    short d;//2 13不是2的整數(shù)倍， 故14~15，所需大小15
//如果一個(gè)結(jié)構(gòu)體里有些結(jié)構(gòu)體成員，則結(jié)構(gòu)體成員要從其內(nèi)部最大元素的整數(shù)倍地址開始存儲(chǔ)。所以雖然這里myStruct2的大小為16字節(jié)，但是依然以8字節(jié)為倍數(shù)開始計(jì)算，這里16剛好是8的整數(shù)倍，所以myStruct2從16位開始，大小16位，所以應(yīng)該是16~31位，總共大小32位
    struct MyStruct2 myStruct2;//16
}struct3;// 32

打印這三個(gè)結(jié)構(gòu)體：

    NSLog(@"struct1大?。?ld",sizeof(struct1));
    NSLog(@"struct2大?。?ld",sizeof(struct2));
    NSLog(@"struct3大?。?ld",sizeof(struct3));

打印結(jié)果：

2021-07-25 17:12:57.383194+0800 MemoryAlignmentTest[8346:636413] struct1大?。?4
2021-07-25 17:12:57.383265+0800 MemoryAlignmentTest[8346:636413] struct2大?。?6
2021-07-25 17:12:57.383295+0800 MemoryAlignmentTest[8346:636413] struct3大小：32

結(jié)果是符合規(guī)則的。

備注：OC對(duì)象的底層結(jié)構(gòu)是結(jié)構(gòu)體，結(jié)構(gòu)體大小內(nèi)存分配遵循8字節(jié)對(duì)齊原則。但是OC對(duì)象在結(jié)構(gòu)8字節(jié)對(duì)齊計(jì)算出的內(nèi)存大小的基礎(chǔ)上遵循16字節(jié)對(duì)齊原則。這么做應(yīng)該是出于兼容性、容錯(cuò)的等方面的考慮，給對(duì)象留點(diǎn)空間，避免擠滿。