结构体内存对齐

Posted 2023-02-24

参考技术A

1.什么是内存对齐?
2.为什么要做内存对齐?
3.结构体内存对齐规则
4.源码内存对齐算法

计算机内存都是以字节为单位划分的，从理论上讲似乎对任何类型的变量的访问可以从任何地址开始，但是实际的计算机系统对基本类型数据在内存中存放的位置有限制，它们会要求这些数据的首地址的值是某个数k(通常它为4或8的倍数)，这就是所谓的内存对齐。内存对齐是一种在计算机内存中排列数据（表现为变量的地址） 、访问数据（表现为CPU读取数据）的一种方式。
内存对齐包含了两种相互独立又相互关联的部分：基本数据对齐和结构体数据对齐 。

1.平台原因(移植原因)：不是所有的硬件平台都能访问任意地址上的任意数据的；某些硬件平台只能在某些地址处取某些特定类型的数据，否则抛出硬件异常。
2.性能原因：数据结构(尤其是栈)应该尽可能地在自然边界上对齐。原因在于，为了访问未对齐的内存，处理器需要作两次内存访问；而对齐的内存访问仅需要一次访问。

当我们定义一个 struct 的时候，它在内存中是怎么存储的？占用了多少字节的内存空间呢？

从打印结果看出一个问题,结构体中变量相同,只是顺序不同,结果影响结构体占用内存大小,这就是ios中内存对齐

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。

拿上面的两个结构体举例说明

sizeof 最终得到的结果是该数据类型占用空间的大小
class_getInstanceSize 获取类的实例对象所占用的内存大小
malloc_size 获取系统实际分配的内存大小

算法原理：k + 15 >> 4 << 4 ，其中 右移4 + 左移4相当于将后4位抹零，跟 k/16 * 16一样 ，是16字节对齐算法，小于16就成0了

对于一个对象来说，其真正的对齐方式 是 8字节对齐，8字节对齐已经足够满足对象的需求了
apple系统为了防止一切的容错，采用的是16字节对齐的内存，主要是因为采用8字节对齐时，两个对象的内存会紧挨着，显得比较紧凑，而16字节比较宽松，利于苹果以后的扩展。