前言：
第三篇文章，技术讨论的第二篇文章，上一篇文章里：iOS怎么捏泥人-alloc初探，我初步讨论了在刚开始捏泥人(创建对象)中，关键方法alloc的调用链路及部分解释，其中提到了开辟内存，并间接提到了为了提高cpu访问效率，采取的一个非常重要的策略：内存对齐，这篇文章就分析下iOS是怎么做内存对齐的。
参考：苹果系统中各基本数据类型所需内存
一、内存对齐的基本原则：
1.数据成员对齐规则：
结构(struct)(或联合(union))的数据成员，第一个数据成员放在offset为0的地方，以后每个数据成员存储的起始位置要从该成员大小或者成员的子成员大小（只要该成员有子成员，比如说是数组，结构体等）的整数倍开始(比如int在 32 位机为４字节,则要从４的整数倍地址开始存储。
2.结构体作为成员:
如果一个结构里有某些结构体成员,则结构体成员要从其内部最大元素大小的整数倍地址开始存储.(struct a里存有struct b,b里有char,int ,double等元素,那b应该从8的整数倍开始存储.)
3.收尾工作:
结构体的总大小,也就是sizeof的结果,必须是其内部最大成员的整数倍.不足的要补齐。
这是什么意思？怎么理解这三个原则呢，看一段结构体代码：
struct YStruct1 {
double a; // 8 [0 7]
char b; // 1 [8]
int c; // 4 (9 10 11 [12 13 14 15]
short d; // 2 [16 17] 打印总字节:24
} struct1;
struct YStruct2 {
double a; // 8 [0 7]
int b; // 4 [8 9 10 11]
char c; // 1 [12]
short d; // 2 (13 [14 15] 打印总字节:16
} struct2;
struct YStruct3 {
double a; // 8 [0 7]
int b; // 4 [8 9 10 11]
char c; // 1 [12]
short d; // 2 (13 [14 15]
struct YStruct1 str; //[16 .. 23] [24] (25 26 27)[28 .. 31][32 33] 打印总字节：40
} struct3;
int main(int argc, const char * argv[]) {
@autoreleasepool {
// struct1.a = 10.0;
NSLog(@"-----%lu-----%lu-----%lu----",sizeof(struct1),sizeof(struct2),sizeof(struct3));
struct YStruct1 structa = {
10.1,//double
'c',//char
2,//int
5//short
};
struct YStruct2 structb = {
10.1,
2,
'c',
5
};
struct YStruct3 structc = {
10.1,
2,
'c',
5,
structa
};
struct YStruct2 structd = {
10.1,
3,
'c',
5
};
NSLog(@"---test");
}
return 0;
}
根据第一张图”基本类型数据占内存大小.png“，对Ystruct1结构体内的a,b,c,d字节作出标记，我们解读下代码里的备注：
①.a是double类型需要8字节，并且是第一个成员，根据原则第一个数据成员放在offset为0的地方，那么a从第0位排到第7位，记作[0 7]；
②.b是char类型占1字节，根据起始位置要从该成员大小...的整数倍开始存储，第8位是1的倍数，那么b可以放在第8位，记为[8]；
③.c是int占4字节，开始必须是4的倍数，那么9、10、11字节都不符合必须空着，只能从12开始排到15结束；整体排到d是[16 17]；
④.总体的话，struct1从0位到12位共18字节，总字节需要补齐到最大字节8的倍数，就是24字节；同理，sturct2结构的也如备注中所示，总字节为16
同理，YStrcut2的字节也如代码中相应结构体备注所示
二、内存对齐打印验证：
1.打印指令：
x/4gx是lldb的打印，第一个x就是memory read内存读取并打印的作用，/后面跟的4表示打印4个内存单元，g表示8字节打印，而第二个x表示按6进制格式显示，可对应这张参考图看一下：
2.打印结果展示：
上图如下：
解读一下这个现象：
①用x/8gx打印8个内存段，调换a,b,c,d顺序，打印size不一样，存储的字节顺序也不一样；struct1打印是24字节，struct2打印是16字节，符合总size大小的推测，红圈部分structa为8+8+8 =24，绿圈部分structb为8+8=16；
②打印相关字节的值，能和a、b、c、d的值对应上，如箭头所示;
③a和c的值无法直接通过p打印出来，需借助e - f 指令，这里e -f是expression -format的简写，后面的f是float浮点类型打印，char类型用c表示，具体可用lldb输入help查询；
④p/x输出一个数据结构的首地址
补充一下结构体的嵌套：
那么以上说明struct的打印是符合内存对齐的3个原则的，这里再验证下，结构体里面包含结构体是什么样的，代码中的structc就是这种情况，看下打印：
这几个值内存字节对应的值前面已经打印过，这里是对的上的，黄色圈部分是
structc的内存字节，占40字节，其余不再说明，这里stuct中字节对齐的原则已经验证结束，那么常规的对象是否也有这个规律呢？下面来说明；
三、验证常规对象的内存对齐：
show me code，上代码：
@interface YPersona : NSObject
@property (nonatomic, assign) double height;
@property (nonatomic, assign) char name;
@property (nonatomic, assign) int age;
@property (nonatomic, assign) short point;
@end
@interface YPersonb : NSObject
@property (nonatomic, assign) double height;
@property (nonatomic, assign) int age;
@property (nonatomic, assign) char name;
@property (nonatomic, assign) short point;
@end
@interface YPersonc : NSObject
@property (nonatomic, assign) double height;
@property (nonatomic, assign) char name;
@property (nonatomic, assign) int age;
@property (nonatomic, assign) short point;
@property (nonatomic, strong) YPersona *ff;
@end
@implementation YPersona
@end
@implementation YPersonb
@end
@implementation YPersonc
@end
int main(int argc, const char * argv[]) {
@autoreleasepool {
// struct1.a = 10.0;
YPersona *A = [YPersona new];
A.height = 80.0;
A.age = 18;
A.name = 'A';
A.point = 1;
YPersonb *B = [YPersonb new];
B.height = 80.0;
B.age = 18;
B.name = 'A';
B.point = 1;
YPersonc *C = [YPersonc new];
C.height = 80.0;
C.age = 18;
C.name = 'A';
C.point = 1;
C.ff = A;
NSLog(@"--A---%lu--B---%lu--C---%lu----",sizeof(A),sizeof(B),sizeof(C));
NSLog(@"--A实际内存---%zu--B实际内存---%zu--C实际内存---%zu----",malloc_size((__bridge const void *)A),malloc_size((__bridge const void *)B),malloc_size((__bridge const void *)C));
NSLog(@"---test");
}
return 0;
}
1、打印结果说明：
补充，对象的内存打印的第一个8字节0x021d800100004889，是isa的内存地址，在上一篇文章alloc的开辟内存探讨中已解释过，这里不在赘述；后面的0x4054000000000000是A的Height属性值，图[简单对象的内存对齐.png]中红色标注已正确打印，其他的也都打印正确；
2、打印下稍复杂对象：
这里的对象C包含一个属性ff，ff是YPersona类的，那么对象C的内存是否会是32以上呢？打印结果如下：
3、对象内存对齐的总结：
①、整体的属性内存访问是的确如struct一样8字节的对齐的；
②、对象的总内存是16字节对齐的（A、B对象实际只有24字节，但都加了8个空字节补足为32，即16的倍数，而C对象正好为32不用补），源代码的解读后面再补；
③、对象嵌套时，对象是有区别的，嵌套对象的内存表示是8字节存的对象的内存地址。
四、补充：
0x10104b200: 0x021d800100004889 0x0000001200010041这是什么？
1、0x10104b200这个一般表示堆栈地址，即对象内容的存储地址，一个堆栈地址可存16字节；
2、0x021d800100004889 0x0000001200010041这个是冒号后面的、属性的内存对齐，按字节表示的，打印不同的字节可以查询到对应的值
3、对象里面包含对象（有声明属性）时，子对象在父对象的内存字节排布中，用子对象的内存地址表明。
4、冒号前面的值，堆栈地址在计算上有关联，可以内存平移通过16进制+10这种方式计算；冒号后面的地址没有计算关系