iOS開發(fā)之內(nèi)存對齊

??我們先來看兩個結(jié)構(gòu)體:

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

struct HKStruct1 {
    double a;   // 8
    char b;     // 1
    int c;      // 4
    short d;    // 2
}struct1;
struct HKStruct2 {
    double a;   //8
    int b;      //4
    char c;     //1
    short d;    //2
}struct2;
int main(int argc, const char * argv[]) {
    @autoreleasepool {
        // insert code here...
        NSLog(@"%lu-%lu",sizeof(struct1),sizeof(struct2));
    }
    return 0;
}


??在arm64架構(gòu)下,int占用4個字節(jié),char占用1個字節(jié),double8個字節(jié),short2個字節(jié),那么結(jié)構(gòu)體struct1struct2應該占用的大小是15個字節(jié),即大小為15。但是我們調(diào)用函數(shù)sizeof后的結(jié)果卻為24-16(如下圖),這就是系統(tǒng)內(nèi)存對齊后的結(jié)果。

內(nèi)存對齊的概念

??就是編譯器為程序中的每個“數(shù)據(jù)單元”安排在適當?shù)奈恢蒙?,如果不對齊,那么處理器訪問這片內(nèi)存就需要兩次訪問,而訪問對齊后的內(nèi)存只需要一次。即空間換時間

內(nèi)存對齊的原則

1、數(shù)據(jù)成員對?規(guī)則:結(jié)構(gòu)(struct)(或聯(lián)合(union))的數(shù)據(jù)成員,第?個數(shù)據(jù)成員放在offset為0的地?,以后每個數(shù)據(jù)成員存儲的起始位置要從該成員??或者成員的?成員??(只要該成員有?成員,?如說是數(shù)組,結(jié)構(gòu)體等)的整數(shù)倍開始(?如int為4字節(jié),則要從4的整數(shù)倍地址開始存儲。
2、結(jié)構(gòu)體作為成員:如果?個結(jié)構(gòu)?有某些結(jié)構(gòu)體成員,則結(jié)構(gòu)體成員要從其內(nèi)部最?元素??的整數(shù)倍地址開始存儲.(struct a?存有struct b,b?有char,int ,double等元素,那b應該從8的整數(shù)倍開始存儲)。
3、結(jié)構(gòu)體的總??,也就是sizeof的結(jié)果,必須是其內(nèi)部最?成員的整數(shù)倍,不?的要補?。
4、每個特定平臺上的[編譯器]都有自己的默認“對齊系數(shù)”(也叫對齊模數(shù))。程序員可以通過[預編譯]命令#pragma pack(n),n=1,2,4,8,16來改變這一系數(shù),其中的n就是你要指定的“對齊系數(shù)”。
接下來我們詳細解析,為什么兩個結(jié)構(gòu)體的內(nèi)存大小不一致:

結(jié)構(gòu)體1
struct HKStruct1 {
    double a;   // 長度8 < 16 按8對齊;起始offset=0 0%4=0;存放位置區(qū)間[0,7] 
    char b;     // char型,長度1 < 8 按1對齊;起始offset=8 8%1=0;存放位置區(qū)間[4] 
    int c;      // 4  int型,長度4 < 16 按4對齊;起始offset=9 `9%4!=0`,12%4=0;存放位置區(qū)間[12,15]
    short d;    // 2  char型,長度2 < 16 按2對齊;起始offset=16 16%2=0;存放位置區(qū)間[16,17]
}struct1;
  • double類型,長度8個字節(jié),起始位置offset = 0,0%4 = 0;存放位置區(qū)間[0,7]
  • char類型,長度1個字節(jié),起始位置offset = 8 ,8%1 = 0,存放位置區(qū)間[8]
  • int類型,長度4個字節(jié),起始位置offset = 9,9%4 != 0,因為不能整除,所以往后移,到12的位置,即12%4 = 0;存放位置區(qū)間[12,15]
  • short類型,長度2個字節(jié),起始位置offset = 16,16%2 = 0,存放位置區(qū)間[16,17]
  • 所以結(jié)構(gòu)體的大小為24,即8的整數(shù)倍。
結(jié)構(gòu)體2
struct HKStruct2 {
    double a;   //8
    int b;      //4
    char c;     //1
    short d;    //2
}struct2;
  • double類型,長度8個字節(jié),起始位置offset = 0,0%4 = 0;存放位置區(qū)間[0,7]
  • int類型,長度4個字節(jié),起始位置offset = 8 ,8%4 = 0,存放位置區(qū)間[8,11]
  • char類型,長度1個字節(jié),起始位置offset = 12,12%4 = 0,存放位置區(qū)間[12,13]
  • short類型,長度2個字節(jié),起始位置offset = 14,14%2 = 0,存放位置區(qū)間[14,15]
  • 所以結(jié)構(gòu)體的大小為16,即8的整數(shù)倍。
實例分析
結(jié)構(gòu)體嵌套結(jié)構(gòu)體
//1、結(jié)構(gòu)體嵌套結(jié)構(gòu)體
struct Mystruct3{
    double b;   //8
    int c;      //4
    short d;    //2
    char a;     //1
    struct HKStruct2 str;//16
}struct3;
實例2結(jié)構(gòu)體嵌套結(jié)構(gòu)體
struct Mystruct4{
    short d;    //2字節(jié)
    char a;     //1字節(jié)
    struct Test {
        double x;
    }test;
}struct4;

打印的結(jié)果和我們上面分析的結(jié)果相同。

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