什么是內存對齊
元素是按照定義順序一個一個放到內存中去的，但并不是緊密排列的。從結構體存儲的首地址開始，每個元素放置到內存中時，它都會認為內存是按照自己的大?。ㄍǔＫ鼮?或8）來劃分的，因此元素放置的位置一定會在自己寬度的整數倍上開始，這就是所謂的內存對齊。
編譯器為程序中的每個“數據單元”安排在適當的位置上。C語言允許你干預“內存對齊”。如果你想了解更加底層的秘密，“內存對齊”對你就不應該再模糊了。
下圖是結構體在32bit和64bit環境下各基本數據類型所占的字節數:
結構體內存對齊
接下來我們定義兩個struct，通過打印它們的sizeof()來探索一下其對齊的規律
struct LGHStruct01 {
long a;
char b;
double c;
int d;
short e;
}struct01;
struct LGHStruct02 {
long a;
double b;
int c;
short d;
char e;
}struct02;
int main(int argc, char * argv[]) {
NSString * appDelegateClassName;
@autoreleasepool {
appDelegateClassName = NSStringFromClass([AppDelegate class]);
NSLog(@"%lu-%lu",sizeof(struct01),sizeof(struct02));
}
return UIApplicationMain(argc, argv, nil, appDelegateClassName);
}
// 打印的結果是: 32-24
我們可以看到兩個結構體其中定義的變量 以及變量類型都是一致的，唯一的區別是在于定義變量的順序不一致，為什么struct01，struct02所占的內存大小一個是32一個是24呢？接下來我們來了解一下內存對齊原則。
內存對齊規則
- 原則一：數據成員對?規則：結構(struct)(或聯合(union))的數據成員，第?個數據成員放在offset為0的地?，以后每個數據成員存儲的起始位置要從該成員??或者成員的?成員??（只要該成員有?成員，?如說是數組，結構體等）的整數倍開始(?如int為４字節,則要從４的整數倍地址開始存
儲。 min(當前開始的位置m n) m = 9 n = 4 (9 10 11 12) - 原則二：結構體作為成員:如果?個結構?有某些結構體成員,則結構體成員要從其內部最?元素??的整數倍地址開始存儲.(struct struct03?存有struct struct01,struct01?有long,char,int ,double等元素,那struct01應該從8的整數倍開始存儲.)
- 原則三：收尾?作:結構體的總??,也就是sizeof的結果,.必須是當前結構體或者其嵌套的某個結構體成員的最大成員大小的整數倍.不?的要補?。
根據對齊原則，我們具體來分析struct01 、struct02結構體：
結構體MyStruct1 內存大小計算：
- 變量
a:占8個字節，從0開始，min(0,8),即放在下0-7存儲 - 變量
b：占1個字節，從8開始，min(8,1),8%1==0，即放在8存儲 - 變量
c：占8個字節，從9開始，min(9,8),9%8!=0,往后移直到min(16,8),所以從變量c放在16-23存儲 - 變量
d：占4字節，從24開始，min(24,4),24%4==0,即d放在24-27存儲 - 變量
e：占2字節，從28開始，min(28,2),28%2==0,即e放在28-29存儲
因此struct01需要的內存大小是30字節[0-29],而LGHStruct01中最大變量的字節數為8，所以 LGHStruct01 實際的內存大小必須是 8 的整數倍，30向上取整到32，主要是因為32是8的整數倍，所以 sizeof(LGHStruct01) = 32
示意圖如下:
結構體MyStruct02 內存大小計算：
- 變量
a:占8個字節，從0開始，min(0,8),即放在下0-7存儲 - 變量
b：占8個字節，從8開始，min(8,8),8%8==0，即放在8-15存儲 - 變量
c：占4個字節，從16開始，min(16,4),16%4==0,所以變量c放在16-19存儲 - 變量
d：占2字節，從20開始，min(20,2),20%2==0,即d放在20-21存儲 - 變量
e：占1字節，從22開始，min(22,1),22%1==0,即e放在22存儲
因此struct01需要的內存大小是23字節[0-22],而LGHStruct02中最大變量的字節數為8，所以 LGHStruct02 實際的內存大小必須是 8 的整數倍，23向上取整到24，主要是因為24是8的整數倍，所以 sizeof(LGHStruct02) = 24
示意圖如下:
結構體嵌套
struct LGHStruct03 {
int a;
char b;
short c;
float d;
struct LGHStruct01 str01;
}struct03;
NSLog(@"%lu",sizeof(struct03));
// 打印結果是48
LGHStruct03里面嵌套了LGHStruct01，
- 變量
a:占4個字節，從0開始，min(0,4),即放在下0-4存儲 - 變量
1：占1個字節，從4開始，min(4,1),4%1==0，即放在4存儲 - 變量
c：占2個字節，從5開始，min(5,2),5%2!=0,向后移到min(6,2),6%2==0, 變量c放在6-7存儲 - 變量
d：占4字節，從8開始，min(8,4),8%4==0,即d放在8-11存儲 - 變量
str01：占32字節，但str01里面最大變量所占的字節數是8，從12開始，min(12,8),12%8!=0,向后移到16，16%8==0,即e放在16-47存儲
所以LGHStruct03所需的內存是48，對齊字節數應為當前結構體或者嵌套的某個結構體成員的最大成員大小，是LGHStruct01里面的long類型為8，所以對齊數為8，而48剛好是8的倍數，所以sizeof(struct03) = 48.
如下圖所示：
內存優化（屬性重排）
我們知道蘋果它對OC對象的屬性的存儲是進行了重排的。下面我們定義一個LGHPerson類，來看看屬性在內存中的存儲。
@interface LGPerson : NSObject
@property (nonatomic, copy) NSString *name;
@property (nonatomic, copy) NSString *nickName;
@property (nonatomic, assign) long height;
@property (nonatomic, assign) int age;
@property (nonatomic, assign) float hair;
@property (nonatomic, assign) short ID;
@property (nonatomic) char c1;
@property (nonatomic) char c2;
@property (nonatomic) char c3;
@property (nonatomic) char c4;
@property (nonatomic) char c5;
@end
int main(int argc, char * argv[]) {
NSString * appDelegateClassName;
@autoreleasepool {
LGPerson *person = [LGPerson alloc];
person.name = @"Cooci";
person.nickName = @"KC";
person.age = 18;
person.height = 170;
person.hair = 100;
person.ID = 10;
person.c1 = 'a';
person.c2 = 'b';
person.c3 = 'c';
person.c4 = 'd';
person.c5 = 'e';
NSLog(@"%lu - %@ - %lu",sizeof(float),person,malloc_size((__bridge const void *)person));
appDelegateClassName = NSStringFromClass([AppDelegate class]);
}
return UIApplicationMain(argc, argv, nil, appDelegateClassName);
}
我們在NSLog這里打個斷點，接下來看看每個屬性具體的存放位置：
**總結: **
蘋果對OC對象的存儲進行重排，根據屬性所占的字節數的大小，從小到大排序，先存儲所占字節數較少的屬性，再存儲所占字節數較少的屬性，從而減少padding(內存占位符)，達到內存優化的效果.
