iOS-OC底层02:结构体和嵌套结构体和类内存对齐

前沿

我们要想知道结构体内存对齐,要先知道每个结构体的成员所占有的字节数。

C OC 32位 64位
bool Bool(64位) 1 1
signed char (_ _signed char)int8_t,Bool(32位) 1 1
unsigned char Boolean 1 1
short int16_t 2 2
unsigned short unichar 2 2
int int32_t NSInteger(32位),boolean_t(32位) 4 4
unsigned int boolean_t(64位) NSInteger(32位) 4 4
long NSInteger(64位) 4 8
unsigned long NSInteger(64位) 4 8
long long int64_t 8 8
float CGFloat(32位) 4 4
double CGFloat(64位) 8 8

对齐规则

1:数据成员对⻬规则: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为4字节,则要从4的整数倍地址开始存
储。 min(当前开始的位置m n) m = 9 n = 4 (9 10 11 12)
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.不⾜的要补⻬。

结构体内存对齐

struct MyStruct2 {
    double a;  // double8字节 (0,1,2,3,4,5,6,7)
    int b;       //int 占4字节 (8,9,10,11)
    char c;     //char 占1字节()12
//根据对齐规则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
//⼤⼩整数倍开始
    short d;   //short 占2字节 因为从2的整数倍开始 13不是2的整数倍(14,15)
}struct2;
      NSLog(@"%lu",sizeof(struct2));

从上面的备注可知占用的实际大小为(0,15)共16字节,因为结构的总大小必须是其内部最大成员的整数倍,最大的是8字节,因为16是8的整数倍,所以MyStruct2总大小为16字节。NSLog的结果为16。

嵌套结构体内存对齐

struct MyStruct1 {
  struct MyStruct2 struct1; //从结构体内存可知MyStruct2为16字节 (0,15)
    char b;     // char 1字节 (16)
    int c;      // int占4字节 17,18,19 (20,21,22,23)
    short d;    // short占2字节 (24,25)
double e;
 //double占8字节 26,27,28,29,30,31,(32,33,34,35,36,37,38,39)
}struct1;

MyStruct2字成员double a和 double e都是占8字节
因为内存最大成员的整数倍,double e和子成员a都是占字节为8字节,总字节数为40;

struct LGStruct2 {

    char b;     // 1 (0)
    int c;      // 4 (4,5,6,7)
    short d;    // 2 (8,9)

}struct2;

struct LGStruct4 {
    int c; //4  (0,1,2,3)
    double a; //8 (8,9,10,11,12,13,14,15,16,17)
    char b; // 1 (18)
    struct LGStruct2 struct2;//  最大4字节 b:(20) c(24,25,26,27) d:2( 28,29) 
// 4字节对齐 (30,31)
    short d; //(32,33,)
    
}struct4;

嵌套结构体,内部结构体在开始和结尾都要子成员最大字节对齐

类内存对齐

对象指针内存分配

        LGPerson *person = [LGPerson alloc];
        person.name      = @"Cooci";
        person.nickName  = @"KC";
        person.age       = 18;
        person.height = 100;
        person.c1        = 'a';
        person.c2        = 'b';
        
        LGPerson *person2 = [LGPerson alloc];
        person2.name      = @"Cooci";
        person2.nickName  = @"KC";
        person2.age       = 18;
        person2.height = 100;
        person2.c1        = 'a';
        person2.c2        = 'b';
        NSLog(@"%p-%p",&person,&person2);
//打印结果 0x7ffeefbff418-0x7ffeefbff410

打印两个对象的指针地址,得出,首先创建对象的指针地址大于后来创建对象的指针,指针存在栈区,栈区分配是从高地址向低地址分配。
读内存

对象之间的内存分配

(lldb) x/8gx person
0x1018570e0: 0x001d8001000033e5 0x0000001200006261
0x1018570f0: 0x0000000100002010 0x0000000100002030
0x101857100: 0x0000000000000064 0x0000000000000000
0x101857110: 0x0000000000000000 0x0000000000000000
(lldb) x/8gx person2
0x101857550: 0x001d8001000033e5 0x0000001200006261
0x101857560: 0x0000000100002010 0x0000000100002030
0x101857570: 0x0000000000000064 0x0000000000000000
0x101857580: 0x0000000000000000 0x0000000000000000

首先创建的对象所占的内存在低位内存,后创建的对象在高位内存。

对象内的内存分配

memory read person =x person

(lldb) x/5gx person
0x100774760: 0x001d8001000033e5 0x0000001200006261
0x100774770: 0x0000000100002010 0x0000000100002030
0x100774780: 0x0000000000000064
(lldb) po 0x00000012
18

(lldb) po 0x62
98

(lldb) po 0x61
97

(lldb) po 0x0000000000000064
100

(lldb) po 0x0000000100002010
Cooci

(lldb) po 0x0000000100002030
KC

(lldb) po 0x001d8001000033e5
-4.640785e+15

0x001d8001000033e5:为8字节 isa指针
0x0000001200006261:8字节中,00000012 4字节为成员变量age,因为age是int,占4字节。 62位1字节为char,61也为1字节类型也为char,分别是成员变量c1 c2
0x0000000100002010:为8字节,成员变量name ,指针占8字节
0x0000000100002030:为8字节,成员变量nickName 指针占8字节
0x0000000000000064:为8字节,成员变量height,因为long,64进制8字节

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