Swift~汇编分析枚举的内存布局

本文源自本人的学习记录整理与理解，其中参考阅读了部分优秀的博客和书籍，尽量以通俗简单的语句转述。引用到的地方如有遗漏或未能一一列举原文出处还望见谅与指出，另文章内容如有不妥之处还望指教，万分感谢。

先来看一个枚举

enum TestEnum {

case test1(Int, Int, Int) //24
case test2(Int, Int)
case test3(Int)
case test4(Bool)

}

对枚举而言内存中的布局是：

前提是有多个case

• 用一个字节存储成员值，示例代码中的成员值是0、1、2、3
• 用N个字节存储关联值(真实的数值)，任何一个case的关联值都共用这个N个字节；N：取占用内存最大的关联值；比如：test1有三个Int类型每个占8字节，总共就占用24字节；那么 N=24
• N+1就是枚举真正使用的内存大小，对N+1按照内存对齐原则分配存储空间；比如24+1是25字节，按照内存对齐8的倍数就是32字节，这就是TestEnum分配到的内存大小

内存对齐原则：

• 以1、2、4、8、16位基数对齐，即内存大小会是这些值得整数倍

• 不同的基数是因为要取数据结构中所占内存空间最大的成员; 比如：Int 类型是一个数据结构中所占内存空间最大的成员，那就以8字节为对齐基数换算

• 如果枚举只有一个case，且没有定义类型；那么就不占用内存

enum TestEnum {
case test
}

print(MemoryLayout< TestEnum >.size)     //0
print(MemoryLayout< TestEnum >.stride)  //1
print(MemoryLayout< TestEnum >.alignment)  //1

了解程序的本质

软件/程序的执行过程.png

寄存器与内存

• CPU的指令是不支持内存挪内存的，如果要挪动必须通过寄存器；
• CPU做运算需要通过寄存器中转，计算结束的后存入内存 ；比如：对3加1操作，就不能直接在内存中对3加1，然后再开辟空间存储4
• 通常，CPU会先将内存中的数据存储到寄存器中，然后再对寄存器中的数据进行运算
• 假设内存中有一个红色内存空间的值是3，现在想把它的值加1，并将结果存储到蓝色内存空间

1. CPU首先会将红色内存空间的值放到rax寄存器中：movq 红色内存空间, %rax
2. 然后让rax寄存器与1相加：addq $0x1, %rax
3. 最后将得到的值，赋值给蓝色内存空间：movq %rax, 蓝色内存空间

执行过程.png

编程语言的发展

发展历程.png

汇编语言的种类

• 汇编是依赖于架构的，不同的架构对应的汇编也会有所不同

• 8086汇编(16bit)

• x86汇编(32bit)

• x64汇编(64bit)

• ARM汇编(嵌入式、移动设备)

• x86、x64汇编根据编译器的不同，有2种书写格式
  Intel : Windows派系
  AT&T: Unix派系

• 作为IOS开发工程师，最重要的汇编语言是：
  AT&T汇编 -> iOS模拟器
  ARM汇编 - > iOS真机设备

常见汇编指令：

常见汇编指令.png

• 常见寄存器

常见寄存器.png

• r开头：64bit, 8字节
• e开头：32bit, 4字节
• ax,bx,cx: 16bit, 2字节
• ah, al: 8bit, 1字节

常用的lldb指令