iOS 底层原理之alloc探究

Posted 2021-07-21 WeaterMr

ios 底层原理之alloc探究（二）

上一章节我们通过汇编跑流程找到 alloc 底层的核心方法 _class_createInstanceFromZone 本章主要研究当对象申请内存时到底如何去计算。

准备工作

1.了解基本数据类型占用字节数
2.了解LLDB 指令

数据的存储规律

内存对⻬的原则

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
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:结构体的总大小,必须是其内部最大成员的整数倍，不足补齐。
举例1:

struct Struct1 {
    double a;       // 8    [0 7]  【以第一个成员变量offset 为0的位置开始存储】。
    char b;         // 1    [8]       【char 需要1字节，也即是8必须是1的整数倍才能开始存储。】
    int c;          // 4    (9 10 11 [12 13 14 15] 【9，10，11 并不能整除4 所以数据c 存储从12位开始存储，】
    short d;        // 2    [16 17] 24 【当数据d 被存储完成后，此时总共所占用的字节是17，又因为结构体的总大小要保证是最大成员变量的整数倍，17/8=2......1 所以当前结构体的的大小为 24字节】
}struct1;

举例2:

struct Struct2 {
    double a;       // 8    [0 7]
    int b;          // 4    [8 9 10 11]
    char c;         // 1    [12]
    short d;        // 2    (13 [14 15] 16
}struct2; 通过计算可得结构大小为 16字节。

发现：当结构体中的成员变量的排列顺序不同，对应的存储大小也不相同。
疑问：刚才我们在上面打印person 时，我们也对位置以及顺序做过调整，但是发现 数据的存储很有规律，这是为什么呢？oc 做的优化，所以，我们平时在开发过程中对于对象的属性，并不需要排序。
举例3：

struct Struct3 {
    double a; // 8  [0-7]
    int b;    // 4  [8 ,9,10,11]
    char c;   // 1  [12]
    short d;  // 2  （13 [14 ,15]
    int e;    // 4  [16,17,18,19]
    struct Struct1 str;  // 24 （21 ，22，23 [24 ,48] 
}struct3; 【48】

【这里为什么从24位开始，因为通过对齐原则发现：struct1为结构体，所以要找该结构体最大的成员变量（即8字节的整数倍开始存储）24 开始，接下来同样按照单个成员去排列，相当于把str的元素罗列到struct3 int e 下面 继续排列，只是有一点注意，当出现结构体为成员时，要以子结构体中的最大成员对齐第一个元素，所以struct3最终大小为48】

为什么要遵循内存对齐原则？

我们一个一个去取不香吗？就好比举例1：

struct Struct1 {
    double a;       // 8    [0 7]
    char b;         // 1    [8]
    int c;          // 4    (9 10 11 [12 13 14 15]
    short d;        // 2    [16 17] 24
}struct1;

如果我们就按照顺序存入数据 其实只需要 15个字节，反而遵循原则后又变大了，为什么呢？其实我们对于数据的操作不光光只考虑存入，最关键的是读取。电脑在对数据的处理方面并不能像人一样灵活，只能通过程序去控制。（按照以剩余最大的数取）
假设，我们就按照 8，1，4，2 这个顺序去存储，那么计算机如何去读取呢？
第一次：肯定是用8个字节长度去读，第二次，用4个字节长度去读，但是读取不到，然后程序会告诉他用1个字节长度去读，第三次读取成功，以此类推，读完共需要 7次在能把所有的数据读完。
但是如果按照内存对齐原则需要读几次呢？第一次我以8去读，第三次以4去读这时我们的1能不能读出来呢？答案能，因为，我们在存入4的时候，是不是空了三个，正好加上1就是是四个长度，能把1取出来，4也是一次取出，2也是共需要4次取出全部数据。
相差近一倍的读取效率。那为什么空出的刚好和旁边的数据储存能拼在一起呢？
在看基本数据的存储需要的字节，1，2，4，8 2的0 ，2的1 2的2 2的3 所以这四个数有对应的排列组合规律。
结论：通过遵循内存对齐原则，大大的缩短的读取时间（以空间换时间），加快程序优化。

为什么对象以16字节对齐，但成员变量确以8字节对齐？

在上一章我们了解到对象在申请内存的时候是以16字节对齐，因为成员变量以8字节对齐更能提高读取效率（因大部分成员变量都是8字节，所以效率更高，那为什么不用16字节对齐，大部分都是8字节，如果用16字节，将造成大量的空间浪费），那为什么对象要用16字节对齐呢？不能用8字节对齐吗？8字节对齐肯定是可以的。那我们就先讲讲以八字节对齐，
看图解。

那就先到这，未完待续。。。