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iOS 开发 内存对齐(练习)

iOS 开发 内存对齐(练习)

作者: 强子ly | 来源:发表于2019-01-17 22:43 被阅读312次

    目录

    • 内存对齐规则
    • 对齐系数
    • 面试题演练

    一、内存对齐规则 (关于面试题中结构体内存对齐计算总结

    • 1.1、数据成员对齐规则

    结构(struct)(或联合(union))的数据成员,第一个数据成员放在offset(偏移)为0的地方,以后每个数据成员的对齐按照 #pragma pack 指定的数值和这个数据成员自身长度中,比较小的那个进行

    • 1.2、结构(或联合)的整体对齐规则

    在数据成员完成各自对齐之后,结构(或联合)本身也要进行对齐,对齐将按照 #pragma pack 指定的数值和结构(或联合)最大数据成员长度中,比较小的那个进行。

    1.3: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。


    二、#pragma pack(n) 对齐系数

            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”。
            其中,Xcode 中默认为#pragma pack(8)


    三、演练

    演练1、

    struct StructOne { 
                     长度        对齐      偏移     区间
        char   a;       1  < 8     1         0      [0]     
        double b;       8  = 8     8         8      [8,  15]
        int    c;       4  < 8     4         16     [16, 19]
        short  d;       2  < 8     2         20     [20, 21]
    } MyStruct1;
    
    解读:
    1、数据成员的对齐按照#pragma pack-8和自身长度中比较小的那个进行
    -- char a 的自身长度为 1, 1 < 8, 按 1 对齐
    
    2、第一个数据成员放在offset为0的地方
    -- char a 的偏移为 1
    
    3、整体对齐系数 = min((max(int,short,char,double), 8) = 8,
       将 21 提升到 8 的倍数,则为 24,所以最终结果为 24 个字节
    

    整体对齐系数 = min((max(int,short,char,double), 8) = 8,将21提升到8的倍数,则为24,所以最终结果为24个字节

    演练2、
    struct StructOne { 
                     长度        对齐      偏移     区间
        double b;       8  = 8     8         0      [0,   7]     
        char   a;       1  < 8     1         8      [8]
        short  d;       2  < 8     2         10     [10, 11]
        int    c;       4  < 8     4         12     [12, 15]
    } MyStruct1;
    
    解读:
    这个和演练1不同的是short d,由于它是 2 对齐,上一个偏移量为 9,
    9不是2的整数倍,所以向上取整,到10,"short b" 偏移为10
    

    留给大家自己算的
    struct x_ {
        char  a;      // 1 byte
        int   b;      // 4 bytes
        short c;      // 2 bytes
        char  d;      // 1 byte
    } MyStruct1;
    
    struct y_ {
        int   b;      // 4 bytes
        char  a;      // 1 byte
        char  d;      // 1 byte
        short c;      // 2 bytes
    } MyStruct2;
    
    NSLog(@"%lu,%lu", sizeof(MyStruct1), sizeof(MyStruct2));
    12---8
    
    struct StructOne {
        char   a;      // 1字节
        double b;      // 8字节
        int    c;      // 4字节
        short  d;      // 2字节
    } MyStruct1;
    
    struct StructTwo {
        double b;       // 8字节
        char   a;       // 1字节
        short  d;       // 2字节
        int    c;       // 4字节
    } MyStruct2;
    NSLog(@"%lu---%lu--", sizeof(MyStruct1), sizeof(MyStruct2));
    
    2019-01-16 08:52:13.830861+0800 size[1031:10969] 24---16--
    
    复杂一点演练(结构体包含结构体-明天解读)
    struct EE
    {                       长度        对齐      偏移     区间
        int     a;            4 < 8       4        0      [0, 3]
        char    b;            1 < 8       1        4      [4] 
        short   c;            2 < 8       2        6      [6, 7]
     //结构体内部最大元素为int ,由于偏移量为8刚好是4的整数倍,所以从8开始存放接下来的struct FF
        struct FF    
        {
            int   a1;         4 < 8       4        8      [8, 11]
            char  b1;         1 < 8       1        12     [12]      
            short c1;         2 < 8       2        14     [14, 15]    
            char  d1;         1 < 8       1        16     [16] 
        };
        // 整体对齐:min(max(int, char, short), 8) = 4, 将内存大小由17补齐到4的整数倍20
        char d;               1 < 8       1        21     [21] 
        // 整体对齐系数 = min((max(int,short,char), 8) = 4,将内存大小由21补齐到4的整数倍24
    };
    ----24
    
    struct B {           长度        对齐      偏移     区间
        char   e[2];        1 < 8      2        0      [0, 1]   
        short  h;           2 < 8      2        2      [2, 3]  
     //结构体内部最大元素为double ,由于偏移量为8刚好是4的整数倍,所以从8开始存放接下来的struct A
        struct A {  
            int    a;        4 < 8      4        8      [8, 11] 
            double b;        8 = 8      8        16     [16, 23]
            float  c;        4 < 8      4        24     [24, 27]
        };
            // 整体对齐系数 = min((max(int,double ,float), 8) = 8
            // 将内存大小由28补齐到8的整数倍32,∴ result = 32
    };
    
    ----32
    

    参考文章:
    iOS 关于面试题中结构体内存对齐、类内存对齐计算总结
    https://www.jianshu.com/p/a371e2613ec8
    https://www.jianshu.com/p/3294668e2d8c

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