前言

这是我参与更文挑战的第2天，活动详情查看：更文挑战本篇主要针对在探索 alloc 过程中碰到的两个点，进行更深入的研究。

内存对齐

内存对齐的三大原则

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,.必须是其内部最⼤成员的整数倍.不⾜的要补⻬。

验证

下面定义两个结构体，用三个原则去推算各自占用内存大小，然后在对比打印的结果。

    struct Colors1 {
	char yellow; //1个字节 offset：0 , 到0
	double red; //8个字节，offset：8 , 到15
	int blue;  //4个字节 offset：16 , 到19、
    };  // 总大小为20个字节，内存最大为8字节，补齐为24

    struct Colors2 {
            char yellow; //1个字节 offset：0 , 到0
            int blue; //4个字节，offset：4 , 到7
            double red; //8个字节，offset：8 , 到15
    }; // 总大小为16个字节，内存最大为8字节，正好是8的倍数，故为16

    struct Colors3 {
            char yellow; //1个字节 offset：0 , 到0
            double red; //8个字节，offset：8 , 到15
            int blue;  //4个字节 offset：16 , 到19
            struct Colors1 color; // 最大为double 8字节，offse 24 到48
    }; // 总大小为48个字节，内存最大为8字节，正好是8的倍数，故为48
    
    
    struct Colors1 color1;
    struct Colors2 color2;
    struct Colors3 color3;
    NSLog(@"%lu",sizeof(color1));
    NSLog(@"%lu",sizeof(color2));
    NSLog(@"%lu",sizeof(color3));

附上color1内存排列位置图，

打印的结果跟上面一致。这里附上常见数据类型占用字节大小的表

为什么要内存对齐

性能原因 cpu在读取内存的时候是一块一块来读取的，块的大小可以是2，4，8，16字节大小，块大小成为memory access granularity（可翻译为内存读取粒度）。

如果color2并没有内存对齐，属性在内容中排列如图所示，

若此时cpu内存读取粒度为4，当cpu读取blue时，要先读取[0-3],接着读取[4-7],再[0,3]偏移一个字节，加上[4-7]的第一个字节才能得到blue的值，大大降低了cpu的性能。内存对齐也是典型的空间换时间的优化。

还有一些平台移植的原因，这里没有过多的研究，有兴趣的同学可以自行查资料了解。

alloc为什么会先调用objc_alloc

看过上一篇文章同学会知道alloc流程中会先调用objc_alloc，很好奇这是为什么。首先猜测是运行时做的手脚，全局搜索关键字objc_alloc，最后定位到这个方法，很像是这个方法做了手脚，直接下断点运行，结果并没有运行到这里。

static void 
fixupMessageRef(message_ref_t *msg)
{    
    msg->sel = sel_registerName((const char *)msg->sel);

    if (msg->imp == &objc_msgSend_fixup) { 
        if (msg->sel == @selector(alloc)) {
            msg->imp = (IMP)&objc_alloc;
        } else if (msg->sel == @selector(allocWithZone:)) {
            msg->imp = (IMP)&objc_allocWithZone;
        } else if (msg->sel == @selector(retain)) {
            msg->imp = (IMP)&objc_retain;
        } else if (msg->sel == @selector(release)) {
            msg->imp = (IMP)&objc_release;
        } else if (msg->sel == @selector(autorelease)) {
            msg->imp = (IMP)&objc_autorelease;
        } else {
            msg->imp = &objc_msgSend_fixedup;
        }
    } 
    else if (msg->imp == &objc_msgSendSuper2_fixup) { 
        msg->imp = &objc_msgSendSuper2_fixedup;
    } 
    else if (msg->imp == &objc_msgSend_stret_fixup) { 
        msg->imp = &objc_msgSend_stret_fixedup;
    } 
    else if (msg->imp == &objc_msgSendSuper2_stret_fixup) { 
        msg->imp = &objc_msgSendSuper2_stret_fixedup;
    } 
#if defined(__i386__)  ||  defined(__x86_64__)
    else if (msg->imp == &objc_msgSend_fpret_fixup) { 
        msg->imp = &objc_msgSend_fpret_fixedup;
    } 
#endif
#if defined(__x86_64__)
    else if (msg->imp == &objc_msgSend_fp2ret_fixup) { 
        msg->imp = &objc_msgSend_fp2ret_fixedup;
    } 
#endif
}

那么可能是编译时做的手脚，于是我将"main.m"编译成"IR"文件时发现原本的alloc，编译之后变成了objc_alloc，由此可见llvm确实在编译时，对alloc [[某某 alloc ] init] allocWithZone做了处理。但由于自身水平有限，无法参透苹果这么做的原因。

命令：clang -S -fobjc-arc -emit-llvm main.m

iOS底层探索之alloc(中)

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为什么要内存对齐

alloc为什么会先调用objc_alloc