iOS 内存对齐原则分析

2020-09-08  本文已影响0人  iOS_沧海一笑

在分析内存对齐原则之前,我们先来分析一下在OC和C中,各种基本数据类型在32位或64位的操作系统中,他们所占的字节数是否相同呢?各占多少字节数呢?

image.png

根据上图的数据类型所占的字节数,我们就有了内存对齐的原则:

我们用一个案例来分析字节对齐原则:
struct One {
    double a;   // 8   0...7
    int b;      // 4   8 9 10 11
    char c;     // 1   12
    short d;    // 2   14 15
} CSOne;
// 内部需要的大小为: 16
// 最大属性: 8
// 结构体整数倍: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;
// 内部需要的大小为: 18
// 最大属性: 8
// 结构体整数倍: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;
// 内部需要的大小为: 16
// 最大属性: 8
// 结构体整数倍:16

以上3个结构体中,有a , b, c, d 4 个完全一样的属性,只是它们的位置不同,那么这3个结构体所占的字节数是否相同呢?

   NSLog(@"%lu ---- %lu ---- %lu", sizeof(CSOne), sizeof(CSTwo), sizeof(CSThree));
// 控制台打印的数据:
   16 ---- 24 ---- 16

分析:通过控制台打印的数据,我们得出是不相同的,为什么会这样呢?他们只是换了一下位置就不同?这是由于结构体内属性的字节数不同,属性存储时内存对齐原则导致的。

image.png

分析:adouble类型,占用8字节,由于是第一个数据成员,则放在 offset0的地方( 0...7 ), bchar 类型占用 1 字节,根据结构体内存对齐原则,由于 81的倍数,则b 存在8的位置,再继续存储c,由于cint类型占 4字节,而9, 10, 11位置都不是 4 的倍数,所以不能存储,到12的位置,124的倍数,则开始存储c (12, 13, 14, 15), 再开始存储 d,由于 dshort 类型占用 2 字节,从 16 的位置开始存储,162的整数倍可以存储,则d存储在(16, 17)的位置。存储完a , b, c, d,后 ,内部需要的大小为18字节,根据内存对齐第三条,则需要 24字节存储空间。

接下来我们分析一下结构体嵌套类型的数据对齐方式:

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

通过控制台打印的数据:

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

通过代码分析,我们可以得出,由于结构体指针只占8 字节,所以 结构体 CSFour 中的结构体 e 只占8字节,其他的属性经过之前的分析得出大小为 18 字节, 再加上结构体 e的大小为 8字节,根据内存对齐原则,可得出 结构体 CSFour 的大小为32 字节。

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