在分析內(nèi)存對齊原則之前，我們先來分析一下在OC和C中，各種基本數(shù)據(jù)類型在32位或64位的操作系統(tǒng)中，他們所占的字節(jié)數(shù)是否相同呢？各占多少字節(jié)數(shù)呢？

image.png

根據(jù)上圖的數(shù)據(jù)類型所占的字節(jié)數(shù)，我們就有了內(nèi)存對齊的原則：

• 1. 數(shù)據(jù)成員對齊規(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)成員存儲的起始位置要從該成員大小或者成員的子成員大?。ㄖ灰摮蓡T有子成員，比如說是數(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）。
• 2. 結(jié)構(gòu)體作為成員：如果一個(gè)結(jié)構(gòu)體里面有某些結(jié)構(gòu)體成員，則結(jié)構(gòu)體成員要從其內(nèi)部最大元素大小的整數(shù)倍地址開始存儲。（struct a里存有 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）。
• 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。

我們用一個(gè)案例來分析字節(jié)對齊原則：

struct One {
    double a;   // 8   0...7
    int b;      // 4   8 9 10 11
    char c;     // 1   12
    short d;    // 2   14 15
} CSOne;
// 內(nèi)部需要的大小為： 16
// 最大屬性： 8
// 結(jié)構(gòu)體整數(shù)倍：16

struct Two {
    double a;  // 8 0...7
    char b;    // 1 8
    int c;     // 4 12 13 14 15
    short d;   // 2 16 17
} CSTwo;
// 內(nèi)部需要的大小為： 18
// 最大屬性： 8
// 結(jié)構(gòu)體整數(shù)倍：24

struct Three {
    double a;  // 8 0...7
    char b;    // 1 8
    short c;   // 2 10 11
    int d;     // 4 12 13 14 15
} CSThree;
// 內(nèi)部需要的大小為： 16
// 最大屬性： 8
// 結(jié)構(gòu)體整數(shù)倍：16

以上3個(gè)結(jié)構(gòu)體中，有a , b, c, d 4 個(gè)完全一樣的屬性，只是它們的位置不同，那么這3個(gè)結(jié)構(gòu)體所占的字節(jié)數(shù)是否相同呢？

   NSLog(@"%lu ---- %lu ---- %lu", sizeof(CSOne), sizeof(CSTwo), sizeof(CSThree));
// 控制臺打印的數(shù)據(jù)：
   16 ---- 24 ---- 16

分析：通過控制臺打印的數(shù)據(jù)，我們得出是不相同的，為什么會這樣呢？他們只是換了一下位置就不同？這是由于結(jié)構(gòu)體內(nèi)屬性的字節(jié)數(shù)不同，屬性存儲時(shí)內(nèi)存對齊原則導(dǎo)致的。

• 我們先分析結(jié)構(gòu)體 Two

image.png

分析：a是double類型，占用8字節(jié)，由于是第一個(gè)數(shù)據(jù)成員，則放在 offset 為0的地方( 0...7 ), b 是char 類型占用 1 字節(jié)，根據(jù)結(jié)構(gòu)體內(nèi)存對齊原則，由于 8 是 1的倍數(shù)，則b 存在8的位置，再繼續(xù)存儲c，由于c是int類型占 4字節(jié)，而9， 10， 11位置都不是 4 的倍數(shù)，所以不能存儲，到12的位置，12是4的倍數(shù)，則開始存儲c (12, 13, 14, 15), 再開始存儲 d，由于 d 是 short 類型占用 2 字節(jié)，從 16 的位置開始存儲，16是2的整數(shù)倍可以存儲，則d存儲在(16, 17)的位置。存儲完a , b, c, d,后 ，內(nèi)部需要的大小為18字節(jié)，根據(jù)內(nèi)存對齊第三條，則需要 24字節(jié)存儲空間。

接下來我們分析一下結(jié)構(gòu)體嵌套類型的數(shù)據(jù)對齊方式：

struct Four {
    double a;
    char b;
    int d;
    short c;
    struct Three *e;
} CSFour;

通過控制臺打印的數(shù)據(jù)：

   NSLog(@"%lu", sizeof(CSFour));
// 打印信息：
   32

通過代碼分析，我們可以得出，由于結(jié)構(gòu)體指針只占8 字節(jié)，所以 結(jié)構(gòu)體 CSFour 中的結(jié)構(gòu)體 e 只占8字節(jié)，其他的屬性經(jīng)過之前的分析得出大小為 18 字節(jié)， 再加上結(jié)構(gòu)體 e的大小為 8字節(jié)，根據(jù)內(nèi)存對齊原則，可得出 結(jié)構(gòu)體 CSFour 的大小為32 字節(jié)。