OC 内存对其原理分析

上一篇文章我们讲到 alloc 在开辟内存空间之前，对对要分配的内存空间提前进行计算，并最终使用 16 字节对其方法进行对其，提升了读取的效率。但是16 字节对其之前，如何计算对象实际需要的空间呢？

1. 对象内存分析

先展示一段测试代码

@interface LGPerson : NSObject

@property (nonatomic, strong) NSString *name;
@property (nonatomic, strong) NSString *name1;
@property (nonatomic, assign) short a;
@property (nonatomic, assign) int b;
@property (nonatomic, assign) double c;

@end

// 调用  
LGPerson *person = [[LGPerson alloc] init];

NSLog(@"sizeof——%lu", sizeof([person class]));
NSLog(@"class_getInstanceSize——%lu", class_getInstanceSize([person class]));
NSLog(@"malloc_size——%lu", malloc_size((__bridge const void *)(person)));

sizeof——8
class_getInstanceSize——40
malloc_size——48

这里可以发现，对于类本身，sizeof 可以查询到它所占用的地址空间只有 8 位。

而 class_getInstanceSize 为何是 40？没有 16 进制对其？

其实 class_getInstanceSize 获取到的是实例对象实际需要占用的内存空间，而且实际使用一般只会做 8 字节对齐。

而 malloc_size 则是系统实际为该实例对象分配的空间。也就是经过 16 字节对其后的效果。

2. 结构体内存对齐

看完了对象，我们看下结构体是如何进行内存对齐的。（实际上要比对象对其要简单些，并且不涉及 16 进制对其的优化，能更直观的得出内存空间实际占用的计算）

预备知识

在展示实例之前，我们先看下实例中用到的类型的内存空间情况

NSLog(@"double size %lu", sizeof(double));
NSLog(@"int size%lu", sizeof(int));
NSLog(@"short size %lu", sizeof(short));
NSLog(@"char size %lu", sizeof(char));
NSLog(@"NSString size %lu", sizeof(NSString *));

// double size 8
// int size 4
// short size 2
// char size 1
// NSString * size 8（存储地址）

初级案例

ok，这些类型的空间大小大家应该熟悉了。下面介绍实例

typedef struct Str1 {
  int o;
  short s;
  char a;
  double c;
  NSString *x;
} S1;

typedef struct Str2 {
  double a;
  int d;
  short b;
  char c;
  S1 s1;
} S2;
NSLog(@"%lu", sizeof(S1)); // 24
NSLog(@"%lu", sizeof(S2)); // 40

我们先来看下结构体 Str1 的内存大小 - 16。

实际上，基础类型的存储位置为栈内存，而结构体的存储也使用了内存对其的技术，用于减少 cpu� 的访问内存次数，提升读取效率。

首先我们需要了解一下结构体内存对其的规则：

1. 结构体变量的首地址是其最长基本类型成员的整数倍；
2. 结构体每个成员相对于结构体首地址的偏移量（offset）都是成员大小的整数倍，如不满足，对前一个成员填充字节以满足；
3. 结构体的总大小为结构体最大基本类型成员变量大小的整数倍；
4. 结构体中的成员变量都是分配在连续的内存空间中。

    typedef struct Str1 {
      int o; // 占用 4 字节，分别为 0 ~ 3
      short s; // 占用 2 字节，分别为 4 ~ 5
      char a; // 占用 1 字节， 分别为 6
      NSString *x; // 占用8字节, 但由于规则2限制，需要对空间 7 进行填充，实际存储位置为 8 ~ 15
      double c; // 占用8字节，分别为 16 - 23
    } S1; // 根据规则3，最大成员大小为8，0~23 总共占用24字节，刚好符合 8 的倍数。
    
    NSLog(@"%lu", S1); // 24

所以，根据规则，我们得出上述结构体 Str1 内存大小为 24 字节。

进阶案例

上面案例中，str2 是一个嵌套类型结构体，他的大小又是如何求得的呢？

💡知识点：结构体嵌套的内存对其方式

如果一个结构体B里嵌套另一个结构体A，还是以最大成员类型的字节对齐，但是结构体A存储起点为A内部最大成员整数倍的地方。（struct B里存有struct A，A里有char，int，double等成员，那A应该从8的整数倍开始存储。），结构体A中的成员的对齐规则仍满足自身的规则

typedef struct Str2 {
  double a; // 8字节 0 ~ 7
  int d; // 4 字节: 8 ~ 11
  short b; // 2字节: 12 ~ 13
  char c; // 1字节: 14
  S1 s1; // 根据上面的结果，此处大小为 24 字节。此处需要注意，依据结构体嵌套对其方式，存储起始点则为最长 8 字节的倍数，即 16 ~ 39
} S2; // 综上，40 刚好为 8 的整数倍。即如 sizeof 得出的结果为，40