二、 字节对齐

探索OC类的大小要先来说一下结构体，因为OC类底层都是以结构体的形式存在的。

1 结构体大小-字节对齐

我们先定义一下两个结构体：

//1、定义两个结构体
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;

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

一下是输出结果：

image.png 从结构体的成员来说都是一样的，就是顺序不一样而已，为什么大小就不一样呢？这个就是字节对齐导致的。

内存对齐规则

每个特定平台上的编译器都有自己的默认“对齐系数”(也叫对齐模数)。程序员可以通过预编译命令#pragma pack(n)，n=1,2,4,8,16来改变这一系数，其中的n就是你要指定的“对齐系数”。在ios中，Xcode默认为#pragma pack(8)，即8字节对齐

（1）数据成员对⻬规则:结构(struct)(或联合(union))的数据成员，第
一个数据成员放在offset为0的地方，以后每个数据成员存储的起始位置要
从该成员大小或者成员的子成员大小(只要该成员有子成员，比如说是数组，
结构体等)的整数倍开始(比如int为4字节,则要从4的整数倍地址开始存
储。min(当前开始的位置mn)m=9 n=4 9 10 11 12

（2）结构体作为成员:如果一个结构里有某些结构体成员,则结构体成员要从
其内部最大元素大小的整数倍地址开始存储.(struct a里存有struct b,b
里有char,int ,double等元素,那b应该从8的整数倍开始存储.)

（3）收尾工作:结构体的总大小,也就是sizeof的结果,.必须是其内部最大成员的整数倍.不足的要补⻬。

验证对齐规则

下表是各种数据类型在ios中的占用内存大小,根据对应类型来计算结构体中内存大小

image.png 根据上面的规则解释一下为什么Mystruct1和Mystruct2两个结构体大小不一样
根据内存对齐规则计算MyStruct1的内存大小，详解过程如下：

• 变量a：占1字节，从offset为0开始，0是1的整数倍，所以0存储a
• 变量b：占8字节，应该从offset为1开始存，但是1不是8的整数倍，所要往后移动到8的倍数，即从offset为8开始，8，9，10，11，12，13，14，15位置存放b
• 变量c：占4字节，从16开始，16是4的倍数，所以16，17，18，19位置存放c
• 变量d：占2字节，从20开始，20是2的倍数，所以20，21位置存放d
• Mystruct1大小应该满足是其最大成员变量b所占字节数8的整数倍，所以Mystruct1的大小为24

根据内存对齐规则计算MyStruct2的内存大小，详解过程如下：

• 变量b：占8字节，从offset为0开始，0-7存储b
• 变量c：占4字节，从8开始，8是4的倍数，所以8-11存储c
• 变量d：占2字节，从12开始，12是2的倍数，所以12-13存储d
• 变量a：占1字节，从14开始，14是1的倍数，所以14存储a
• Mystruct2大小应该满足是其最大成员变量b所占字节数8的整数倍，所以Mystruct2的大小为16

结构体套嵌结构体

我们在定义一个结构体3如下：

struct Mystruct3 {
    int c;
    struct Mystruct1 str;
    short d;
}Mystruct3;

我们来分析一下Mystruct3的大小：

• 变量c：占4位，0-3存储
• 结构体str：根据规则2，开始位置应该为Mystruct1内最大变量的整数倍，Mystruct1最大变量为8，所以开始位置为8的整数倍即位置8，即是位置8存储Mystruct1里的变量a，接下来该存储Mystruct1里的变量b，存储变量b的位置也要是b大小的整数倍，所以从位置16开始，16-23存储变量b，同理24-27存储变量Mystruct1里的变量c，28-29存储Mystruct1里的变量d。因为变量str也是结构体，所以也要满足字体对齐的原则，其大小也要是其内部最大变量b大小8的整数倍，因此要扩展为32。因此 8-32 存储变量str。
• 变量d：占2位，33-34存储
• Mystruct3的大小为其内部最大成员变量的整数倍，Mystruct3最大的成员变量是其结构体成员变量Mystruct1里面的变量b，所以Mystruct3大小为8的倍数40

看一下运行结果： image.png

2 OC类的字节对齐

在alloc&init&new流程提到过alloc流程里面的三个重要的放方法： size = cls->instanceSize(extraBytes);、obj = (id)calloc(1, size);和obj->initInstanceIsa(cls, hasCxxDtor);，这里我们分析size = cls->instanceSize(extraBytes);这个方法。
从这个方法跟进去就是：

image.png 继续跟进去： image.png 继续进去： image.png 这里就是OC类对齐的方法：

static inline size_t align16(size_t x) {
    return (x + size_t(15)) & ~size_t(15);
}

这就是16字节对齐，也就是说OC类大小开辟的空间大小是16的倍数。这里就不验证了，感兴趣的朋友可以自己验证一下。

3 OC内存重排

我们先创建一个类MlqqObject，属性参考图中，创建是一个实力对象objc，然后对属性复制，然后打印objc的内存分布，如下图：

image.png 来分析一下内存情况：

• 第1个8字节：这个字节里面存的是对象的isa，关于这部分知识在另外一篇文章详细介绍，这里就简单说明一下。

• 第2个8字节：我们打印一下

  image.png 发现是一个不认识的数字

• 第3个8字节：同样打印一下

  image.png 看到结果是19，说明这里存的是height。

• 第4个8字节：同样打印一下

  image.png 结果是Mlqq，说明这个字节存的是name

• 第5个8字节：同样打印一下

  image.png 结果是北京，说明这个字节存的是address

第6以后的字节都打印一下，都没有看到age和weight的值。其实age和weight的值就是在第2个8字节，我么把它拆为两部分分别打印：

image.png

正是age和weight的值，这就是系统对属性重排的结果。age和weight都是int类型，占4字节，两个int是8字节，正好可以用一个8字节来存存储，就没必要一个int也要占8字节。
height也是int类型，也是占4字节，为什么不是age和height放在一起呢，我们改变一下属性声明的顺序

image.png

改变属性声明的顺序后，内存分布的顺序也改变了，现在第2个8字节存的是weight和height，第3个8字节存的是age，后面才是NSString类型。
另外同样是第2个8字节，也就是重排的字节，声明在前面的内存中在后面。weight声明在height前面，内存0x0000001300000011，前4个字节是height，后4个字节是weight，为了更好的说明，我们再增加多一点属性，按照下面方式：

image.png

• 第2个8字节：0x6867666564636261从后往前代表的分别是a、b、c、d、e、f、g、h，的ascii值，跟声明的顺序是相反的。
• 第3个8字节：0x0000001100006a69，前4个字节0x00000011的值是17，代表weight。后4个字节0x006b6a69，从后往前代表的是i、j、k，这一个里面存了3个长度的属性分别是int占4字节，short占2字节，char占1字节，排列的顺序是先排多字节的属性，后排小字节属性。
• 第4个8字节：0x0000001200000013，前4个字节0x00000012的值是18，代表age，后4个字节0x00000013的值是19，代表height跟声明的顺序是相反的。

内存重排总结：

• 当属性中有属性所占字节数小于8时，需要重排
• 重排时属性占字节数小的属性排在前面，满足字节数之和为8字节的属性排在一起
• 重排在同一个8字节的属性，属性字节数不相等，字节数大的排在前面，字节数小的排在后面
• 重排在同一个8字节的属性，属性字节数都相等，声明在后的属性排在前面
• 不发生重排的属性按声明的顺序排列