NSObject本质（三）深入理解iOS中的内存分配机制

在上一篇文章中，我们了解到继承体系中的实例对象在内存中占用情况，具体可参考继承体系中的内存分布。

看完上一篇文章，不知道有没有朋友产生疑问，如果在Student类中有2个成员变量，Student的实例对象会占用多少字节的内存空间呢？

最简单的方法，直接通过代码来验证：

细心地朋友已经发现问题了，我们在Student类中新加了一个整形变量no，实际打印结果是系统为Student分配了32个字节空间，但是Student实际只占用了24个字节大小。由于Person类没有变化，还是分配了16个字节，同时占用16个字节大小。

那么为什么仅仅多了一个整形变量，Student实例对象就会有原来的16个字节变为32个字节呢，实际占用的空间也由16个字节变成了24个字节呢？

这个就是我们今天要探究的问题，内存对齐。

通过前面两篇文章的介绍，我们已经知道在iOS中，类对象其实是通过C++中的结构体实现的，那我们透过现象看本质，看看Student类的结构体长啥样。

执行命令：xcrun -sdk iphoneos clang -arch arm64 -rewrite-objc main.m -o main.cpp

在生成的main.cpp文件中，搜索Student_IMPL

由于 Person_IVARS是 Pseron_IMPL类型结构体，NSObject_IVARS是NSObject_IMPL，直接将其替换，得到：

也就是说Student实例对象有4个成员变量，分别是 isa指针和三个整形变量。isa指针在64位环境下占用8个字节，每个int变量占用4个字节，也就是Student实例对象只需要20个字节就够了。但是我们通过 class_getInstanceSize() 函数得到的结果是24。

这里就是我们要探讨的第一个问题，结构体的内存对齐。

结构体的内存分布遵循一个原则，即内存大小是其成员变量中占用最大的整数倍。在这个结构体中，最大字节是8，实际需要20个，最接近20的8的倍数是24。所以Student对象实际占用24个字节。

明白了为什么占用24个字节以后，我们来解决第二个问题，为什么通过malloc_size()函数得到的却是32个字节。

这里牵涉到我们要探讨的第二个问题，系统为对象分配内存时的内存对齐。在iOS系统中，有一个内存桶的概念，每个内存桶大小固定是16个字节。当系统给Student实例对象分配空间时，发现其实际需要24个字节大小，但是每个内存桶固定位16个字节，要满足24个字节的内存空间，就直接分配2个内存桶，供Student实例对象使用，也就是我们通过malloc_size()得到的32。

总结一下，主要牵涉到两个关于内存对齐的问题：

1、为结构体分配空间时，结构体大小以结构体成员变量中字节最大的为基准，进行对齐。

2、系统为变量分配空间时，每次一16个字节为基准进行对齐，也就是说实例对象的大小一定是16的倍数。

有疑问的话，欢迎讨论。