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iOS 内存管理(七)-字节对齐

iOS 内存管理(七)-字节对齐

作者: 搬砖的crystal | 来源:发表于2022-08-29 14:05 被阅读0次
struct Mystruct1{
    char a;     //1字节
    double b;   //8字节
    int c;      //4字节
    short d;    //2字节
}Mystruct1;

struct Mystruct2{
    double b;   //8字节
    int c;      //4字节
    short d;    //2字节
    char a;     //1字节
}Mystruct2;

struct Mystruct3{
    double b;   //8字节
    int c;      //4字节
    short d;    //2字节
    char a;     //1字节
    struct Mystruct1 e;
}Mystruct3;

//计算 结构体占用的内存大小
NSLog(@"%lu----%lu----%lu",sizeof(Mystruct1),sizeof(Mystruct2),sizeof(Mystruct3));

打印结果为:24----16----40

Mystruct1 与 Mystruct2 数据成员的顺序不同,为什么会导致内存分配的大小不同呢?

1.字节对齐的原则
  • 结构体或者联合体的数据成员,第一个成员的存储位置从0开始,之后的每个成员的存储起始位置均为该成员的大小的整数倍

Mystruct1:
成员 a 占 1 个字节, 从 0 的位置开始
成员 b 占 8 个字节,挨 0 + 1 最近的 8 的整数倍是8,所以 b 从 8 的位置开始
成员 c 占 4 个字节,挨 8 + 8 最近的 4 的整数倍是16,所以 c 从 16 的位置开始
成员 d 占 2 个字节,挨 16 + 4 最近的 2 的整数倍是20,所以 d 从 20 的位置开始
一共是占 22 个字节。

Mystruct2:
成员 a 占 8 个字节, 从 0 的位置开始
成员 b 占 4 个字节,挨 0 + 8 最近的 4 的整数倍是8,所以 b 从 8 的位置开始
成员 c 占 2 个字节,挨 8 + 4 最近的 2 的整数倍是12,所以 c 从 12 的位置开始
成员 d 占 1 个字节,挨 12 + 2 最近的 1 的整数倍是14,所以 d 从 14 的位置开始
一共是占 15 个字节。

  • 结构体的总大小(sizeof的结果),必须是其内部最大成员的整数倍,不足的需要补齐

根据这条原则,上面的 Mystruct1 中,占 22 个字节,必须是最大成员 (double b )的整数倍,也就是8的整数倍,所以占24个字节
根据这条原则,上面的 Mystruct2 中,占 15 个字节,必须是最大成员 (double b )的整数倍,也就是8的整数倍,所以占16个字节

  • 如果结构体或者联合体的数据成员中存在子结构体,则子结构体的存储起始位置为其内部最大成员的整数倍

上面的 Mystruct3 中,成员 a、b、c、d 的内存分配和 Mystruct2 是一致的, 占15个字节;
成员 e 是 Mystruct1 类型,上面也计算过是占24个字节。
成员e 的内部最大成员是 double b 占8字节。
根据上面的规则,成员 e 的起始位置为子结构体中的最大成员(double b)的整数倍,挨着 15 最近的 8 的倍数是 16,所以 成员 e 从16开始,占24个字节。Mystruct3 所占内存大小为 16 + 24 = 40 ,正好是最大成员 8 的倍数。所以成员 e 占40字节。

2.内存优化方案:属性重排

由上面的栗子可以知道,结构体的数据成员顺序会影响结构体类型占用的内存大小。
由此苹果中采用属性重排的方案。苹果会自动重排属性的顺序,将占用不足 8 字节的成员挨在一起,凑满 8 字节,以达到优化内存的目的。

3.对齐系数

Xcode 中默认的对齐系数是 8,即 8 字节对齐。可以通过预编译命令 #pragma pack(n),n= 1,2,4,8,16 来改变这个系数。

4.获取内存大小的三种方式
  • sizeof,获取类型占用的字节数
  • class_getInstanceSize,获取实例对象(即实例对象的成员变量)实际占用的字节数,从源码看是采用 8 字节对齐
  • ·malloc_size·,系统实际分配的内存大小(字节数)。采用 16 字节对齐,参照的整个对象的内存大小,对象实际分配的内存大小必须是 16 的整数倍. 由于内存对齐,实际分配的内存会大于等于实际占用的内存

sizeof计算类型占用的内存大小,其中可以放 基本数据类型、对象、指针。
对于类似于 int 这样的基本数据而言,sizeof 获取的就是数据类型占用的内存大小,不同的数据类型所占用的内存大小是不一样的。
而对于类似于 NSObject 定义的实例对象而言,其对象类型的本质就是一个结构体(即 struct objc_object)的指针,所以 sizeof(objc) 打印的是对象 objc 的指针大小,我们知道一个指针的内存大小是 8,所以 sizeof(objc) 打印是 8。注意:这里的 8 字节与 isa 指针一点关系都没有!!!)

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