字符串或串(String)是由數(shù)字、字母、下劃線組成的一串字符。一般記為 s=“a1a2···an”(n>=0)。它是編程語言中表示文本的數(shù)據(jù)類型。在程序設計中，字符串（string）為符號或數(shù)值的一個連續(xù)序列，如符號串（一串字符）或二進制數(shù)字串（一串二進制數(shù)字）。
String類型你一定不陌生，畢竟每一位coder都是從var str1 = “Hello World”過來的。
但它真的就只是如此嗎？聽我娓娓道來。
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 個字符串變量占用多少內(nèi)存？
- 字符串 str1、str2 的底層存儲有什么不同？
- 如果對 str1、str2 進行拼接操作，str1、str2 的底層存儲又會發(fā)生什么變化？
如果你能準確地回答以上問題，那說明對 Swift 字符串的底層存儲機制還是比較了解的。
二、1 個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 來測試一下
方法 2：匯編
另外，我們也可以借助一個強有力的底層分析助手—匯編語言，來窺探一下 String 的底層存儲
- 實際上分析其他語法、系統(tǒng)庫的底層，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，最終都是要轉成機器指令（0 和 1）
? - 而機器指令是跟匯編指令一一對應的，每一條機器指令都能翻譯成與之對應的匯編指令
? - 能讀懂匯編指令，就相當于能讀懂機器指令，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 真機設備的 ARM 匯編
? - 其實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應的匯編指令，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（反匯編界面會在斷點調(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
-? 運行程序，看到反匯編界面
如果你的反匯編經(jīng)驗十足，根據(jù)第 16、17 行的匯編就可以推敲出來，String 是占用 16 個字節(jié)
- 因為它用了 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，因為時間和篇幅關系，文章里并不會對每一句匯編指令進行詳細地講解，更多的是想說明匯編的重要性。
三、字符串的底層存儲
窺探內(nèi)存
此前我寫了個可以窺探 Swift 變量內(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，究竟存儲著什么數(shù)據(jù)
- `Mems.memStr(ofVal:)` 默認情況下按照 8 個字節(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，認真觀察最初 str1 的 16 個字節(jié)數(shù)據(jù)，你發(fā)現(xiàn)了什么？
- 它直接將所有字符的 ASCII 值存儲在 str1 的 16 字節(jié)中
- 最后 1 個字節(jié) 0xea 中的 0xa 就是字符的數(shù)量，也是共 10 個字符
拼接
可以發(fā)現(xiàn)，當對 str1 進行拼接 "ABCDE" 的時候
- 它最終是將 "0123456789ABCDE"十五個字符的 ASCII 值都存儲在了 str1 的 16 字節(jié)中
- 最后 1 個字節(jié) 0xef 中的 0xf 就是字符的數(shù)量，也是共 15 個字符
- 可以看得出來，目前 16 個字節(jié)已經(jīng)存滿了，那如果再拼接 1 個字符呢？
可以看到，str1 里面存儲的數(shù)據(jù)發(fā)生了非常大的變化，每一個字符的 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候（未拼接之前），字符串的內(nèi)容就是超過 15 個字符呢？
相信你能猜到是這個結果
- 這 16 個字節(jié)里面并沒有出現(xiàn)任何一個字符的 ASCII 值
- 而且這 16 個字節(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 str2 進行拼接操作
不難發(fā)現(xiàn)：這時 str2 的 16 字節(jié)又發(fā)生了變化，跟 `第27行的str1` 是有點相似的
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【！?。R編?。。 縼斫鉀Q，分析匯編指令，立馬就得出結論，因為文章的篇幅有限，平時工作也比較忙，我把上述問題的詳細剖析過程錄制成了長達 2 個多小時的視頻，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
- 視頻對于沒有匯編基礎的朋友來說，可能會有點難度，最好挑一個頭腦清醒的時間去觀看
- 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，不要永遠只停留在編寫高級語言代碼、沉迷于語法糖的層面。
四、最后
最后想多說一句：匯編能給你帶來的價值遠遠不止這篇文章所說的窺探字符串的底層，對你的程序生涯影響絕對是終生受益的（數(shù)據(jù)結構與算法功底也是如此），比如你還能玩轉軟件破解、游戲外掛等，這是我此前用【匯編\C++】編寫的一個游戲外掛：https://github.com/CoderMJLee/SeemygoPVZCheater
匯編語言是最接近于機器語言的編程語言。如果說機器語言是計算機操作的本質，那么匯編語言就是最最接近本質的語言。匯編語言能夠讓你更好的理解高級語言，學會匯編后，你可以通過修改高級語言的代碼來提高算法所不能提高的效率。
在編程領域，字符串雖然是所有編程語言中最重要的部分之一，但它也僅僅是這片領域的一隅。對程序員而言，唯有不斷的探索學習更多技術，才能在這片領域中縱橫遨游。
以上就是我的技術分享，感覺意猶未盡還想學的朋友，送福利了！！想獲取更多技術提升秘籍，歡迎加微信：19950277730，我在這里為你隨時解答。這里有很多如 iOS、數(shù)據(jù)結構與算法等編程技巧的免費視頻和學習資料。
