【iOS】内存对齐原理

获取内存大小方式
内存对齐规则
- 内存优化

获取内存大小方式

获取内存大小的方式有三种：

sizeof
class_getInstanceSize
malloc_size

sizeof

sizeof是一个操作符，不是函数。我们一般用于计算类型占用的内存大小，其中可以放基本数据类型、对象、指针。这个在编译器的编译阶段就会确定大小而不是运行时。

对于类似int这样的基本数据类型而言：sizeof获取的就是数据类型占用的内存大小，不同的数据类型所占用的内存大小是不一样的。
对于类似NSObject定义的实际对象而言：其对象类型的本质就是一个结构体的指针（即struct objc_object），因此sizeof(objc)打印的是对象objc的指针大小。
对于指针而言：sizeof打印的就是8，因为一个指针的内存大小就是8。

class_getInstanceSize

这个方法就是alloc源码中的一步流程，是runtime提供的API，用于计算对象实际占用的内存，返回具体的字节数。这个需要依据类的属性而变化，其本质就是获取实例对象中成员变量的内存大小。

malloc_size

这个函数就是用于计算系统实际分配的内存大小，由系统完成。

这里我们通过三个实例验证一下结论：

objc 复制代码

#import <Foundation/Foundation.h>
#import <objc/runtime.h>
#import <malloc/malloc.h>
#import "LYDPerson.h"

int main(int argc, const char * argv[]) {
    @autoreleasepool {
        NSObject *objc = [[NSObject alloc] init];
        NSLog(@"sizeof：%lu", sizeof(objc));
        NSLog(@"class_getInstanceSize：%lu", class_getInstanceSize([objc class]));
        NSLog(@"malloc_size：%lu", malloc_size((__bridge const void*)(objc)));
    }
    return 0;
}

sizeof：sizeof(objc)打印的是对象objc的指针大小，一个指针的内存大小是8，因此sizeof(objc)打印的是8。
class_getInstanceSize：该自定义类没有自定义属性，仅仅只是继承自NSObject，因此该类的实例对象实际占用的是内存大小是8，打印了8。
malloc_size：根据16字节对齐算法就可得打印了16。

结果如下：

内存对齐规则

数据类型对应的字节数表格如下：

这里通过两个结构体对应的存储情况解释清内存大小的计算逻辑，具体过程不过多赘述：

还有稍微复杂的结构体嵌套结构体的内存存储计算方式：

内存优化

内存优化在iOS中也就是属性重排。从上面的几个实例中，我们发现结构体内存大小与结构体成员内存大小的顺序有关。

如果结构体中的数据成员是根据内存从小到大的顺序定义的：根据内存对齐规则来计算结构体内存大小，需要增加有较大的内存padding（即内存占位），才能满足内存对齐规则，比较浪费内存。
如果结构体中的数据成员是根据内存从大到小的顺序定义的：根据内存对齐规则来计算结构内存大小，我们只需要补齐少量内存padding，即可满足内存对齐规则，这就是iOS中采用的属性重排，即利用空间换时间，将类中的属性进行重排，来达到优化内存的目的。

下面用实例说明：

objc 复制代码

@interface LYDPerson : NSObject

@property (nonatomic, copy) NSString *name;
@property (nonatomic, copy) NSString *nickName;
@property (nonatomic, assign) int age;
@property (nonatomic, assign) long height;

@property (nonatomic) char c1;
@property (nonatomic) char c2;

@end

通过地址找到了name和nickName：

然而通过isa指针地址找时，却发现是乱码：

这里无法找到原值就是因为iOS针对age、c1、c2属性进行了内存重排。因为age占4个字节，c1和c2分别占1个，于是按照8字节对齐，不足补齐的存储在同一块内存中。

注意：

char类型的数据读取出来是以ASCII码的形式显示。

图片中地址为 0x0000000000000000 ，表示person中还有属性未赋值。