05·iOS 面试题·Sizeof与Strlen的区别与联系

2018-09-27 本文已影响9人 pengxuyuan

前言

sizeof() 和 strlen() 在平时开发中使用的频率相对没那么高，个人觉得简单了解它们的用法及区别就 OK 了；最近刚好遇到一个用 sizeof() 计算结构体占用内存空间的问题，我们顺便也扯一扯这个吧。

这篇文章首先我们简单讲一下 sizeof() 和 strlen() 的区别，然后了解下基本变量类型在 iOS 中占用多少内存空间，然后再扯一下如何计算结构体占用的内存空间大小，进而引申出字节对齐这个机制；最后总结在编写结构体的时需要注意的点。

sizeof() 跟 strlen() 的区别

简单来说： sizeof() 是运算符，在编译时期计算参数占用多少内存空间大小；strlen() 是一个函数，在运行时计算字符串的长度；

所以我感觉就是两个东西，也不是很清楚这两个有什么联系，不知道为什么会有这样奇怪的题目，可能我还没 get 到点吧，有人知道还望请告知。

基本数据类型在 iOS 中占用内存空间大小问题

这里直接用表格列举出来吧：

基本数据类型	32 位系统占用字节数	64位系统占用字节数
char	1	1
char *	4	8
short int	2	2
int	4	4
unsigned int	4	4
long	4	8
long long	8	8
unsigned long long	8	8
float	4	4
Double	8	8

结构体占用内存空间大小问题

为了更加清晰了解结构体占用内存空间的问题，我们先来分析下面代码示例：

typedef struct
{
    char  member1; //1字节
    short member2; //2字节
    int   member3; //4字节
}Family;

typedef struct
{
    char  member1; //1字节
    int   member3; //4字节
    short member2; //2字节
}Family2;

NSLog(@"Family size is %zd",sizeof(Family));
NSLog(@"Family2 size is %zd",sizeof(Family2));
//Family size is 8
//Family2 size is 12

看到 Log 结果，我们可能有两个疑问：

为什么 size 结果不是 7
两个结构体成员变量是一样的，顺序不同为什么会导致 size 不一样

这里其实涉及到了内存对齐，我们就简单说下需要内存对齐的原因以及内存对齐的规则，再详细的知识点可以看下文末的参考链接。

首先变量存放在内存中是不能随意存的，需要有一定的规则，在特定的地址才能存放特定的变量，这就导致变量在内存空间上不是简单的排序排列，需要一定的规则，为了达到这个规则，我们就需要内存对齐。

内存对齐的原因：

某些平台只能在特定的地址访问特定类型的数据
提高存取数据的速度

结构体内存对齐规则，摘抄自一张图理解内存对齐：

结构体中的第一个成员的首地址也即是结构体变量的首地址。

结构体中的每一个成员的首地址相对于结构体的首地址的偏移量（offset）是该成员数据类型大小的整数倍。

结构体的总大小是对齐模数（对齐模数等于#pragma pack(n)所指定的n与结构体中最大数据类型的成员大小的最小值）的整数倍。

通过上面规则我们可以很轻松的计算出上面代码结构体占用的大小：

typedef struct
{
    char  member1; //1字节
    short member2; //2字节
    int   member3; //4字节
}Family;

// 对于这个结构体：1+`1`+2+4 = 8字节 `1` 是补齐字节

typedef struct
{
    char  member1; //1字节
    int   member3; //4字节
    short member2; //2字节
}Family2;

// 对于这个结构体：1+`3`+4+2+`2` = 12字节，`3` 和 `2` 是补齐字节

这里可能有点晦涩难懂，大家可以具体看看这篇博客：C语言 - 结构体所占字节数，我这里再摘抄的话，也没什么意思；

反正对于计算结构体占用内存大小，大家需要注意有内存对齐这个东西就好了。

编写结构体注意事项

对于结构体占用内存空间这个，不是我们程序的性能瓶颈，但是学完这个面试题，我觉得掌握以下两个点挺好的：

写结构体时，尽量将成员变量按照占用内存空间从小到大排序
面对一些源码时，可以知道手动内存补齐这东西

例如下面 RunLoop 源码， _padding[3] 这个成员变量没有实际的意义，只是用来内存补齐的。

struct __CFRunLoopMode {
    CFRuntimeBase _base;
    pthread_mutex_t _lock;  /* must have the run loop locked before locking this */
    CFStringRef _name;
    Boolean _stopped;
    char _padding[3];
    CFMutableSetRef _sources0;
    CFMutableSetRef _sources1;
    CFMutableArrayRef _observers;
    CFMutableArrayRef _timers;
    //……
};