OC底层原理探究之内存对齐

OC对象

今天主要探讨的是OC的内存对齐，那么OC对象主要包含哪些呢？OC对象主要包含三种：

1.instance对象——实例对象

可以通过alloc创建

2.class对象——类对象 

可以通过object_getClass创建类对象。

3.meta-class对象 ——元类对象

可以通过Class metaCls = object_getClass([Person class])创建。

其实OC对象的本质就是结构体，探索结构体的内存对齐之前，首先需要先了解下OC中获取内存的三种方式。

获取内存的三种方式

1.sizeof   

比如sizeof(person)、sizeof(person.a)等，其最终得到的结果是该对象实际占用空间的大小。

2.class_getInstanceSize

需要导入#import  ，比如class_getInstanceSize([objc class]))，其本质是获取实例对象中成员变量的内存大小，实例对象采用的是8字节对齐，所以打印出来都是8的倍数。

3.malloc_size

需要导入#import ，比如malloc_size((__bridge const void *)(objc)))，其本质是获取系统实际分配的内存大小，系统采用的是16字节对齐，所以打印出来的都是16的倍数。

内存对齐的原则

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。

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,.必须是其内部成员的整数倍.不足的要补⻬。

下面是各个类型对应的具体的字节

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结构体内存对齐

接下来，让我们定义两个结构体，分别计算他们的内存大小，以此来引入今天的正题：内存对齐原理

两个结构体

从上图可以看出，2个结构体内部定义的变量基本一致，为何打印出来内存地址确不一样，struct1为24，struct2为16，为什么会不一致呢，接下来根据上面内存对齐的原则分析下原因：

结构体struct1 内存大小计算

1.变量a占8个字节，从0开始，也就是占了[0-7];

2.变量b占1个字节，从8开始，也就是[8-9];

3.变量c占4个字节，从9开始，也就是[9-12 ],但是内存对齐原则中表示

也就是说内存起始的位置要从4的倍数开始，在9-12里面，12是4的倍数，也就是需要从12开始，地址为[12-15];

4.变量d占2个字节，从16开始，16为2的倍数，也就是为[16-17]；

结构体的内存根据内存对齐原则，必须是成员变量最大字节的倍数，struct1最大字节的成员变量是a，占了8个字节，所以从17开始并且为8的倍数的，就是24字节；

结构体struct2 内存大小计算

1.变量a占8个字节，从0开始，也就是[0-7];

2.变量b占4个字节，从8开始，8为4的倍数，也就是[8-11];

3.变量c占1个字节，从12开始，也就是[12-12 ]；

4.变量d占2个字节，从13开始，13不是2的倍数，就从14开始，也就是为[14-15]；

结构体的内存根据内存对齐原则，必须是成员变量最大字节的倍数，struct2最大字节的成员变量是a，占了8个字节，所以从15开始并且为8的倍数的，就是16字节；

结构体嵌套结构体

接下来让我们定义一个结构体嵌套结构体，查看一下内存是否有变化

结构体嵌套结构体

让我们分析下为什么此内存为24：

1.变量a占4个字节，从0开始，也就是[0-3];

2.变量b占1个字节，从4开始，也就是[4-4];

3.变量c占2个字节，从5开始，因为不是2的倍数，也就是从6开始，为[6-7];

4.结构体struct3总共占了15字节内存，根据内存对齐原则

因为结构体内最大成员变量为变量a，占了8个字节，所以结构体内存起始位置要为8的倍数开始，也就是从8开始，增加15位，也就是[8-23];

结构体的内存根据内存对齐原则，必须是成员变量最大字节的倍数，struct2最大字节的成员变量是结构体struct3的成员变量a，占了8个字节，所以从23开始并且为8的倍数的，就是24字节；

以上是根据Cooci老师所讲加上自己的理解所述，如有错误，欢迎指正！