iOS-底层原理 02 结构体内存对齐

在实验过程中发现，结构体中成员顺序不一样时，结构体所占内存大小不同。进行如下探究。

struct personOne {
    int a;      //4个字节 [0 3]
    bool b;     //1个字节 [4]
    double c;   //8个字节 取8的倍数存 [8 15]
    char d;     //1个字节 [16]
                //最大字节整数倍 进行补齐 24个字节
};
struct personTwo {
    int a;      //4个字节 [0 3]
    bool b;     //1个字节 [4]
    char d;     //1个字节 [5]
    double c;   //8个字节 取8的倍数存 [8 15]
                //最大字节整数倍 进行补齐 16个字节
};

struct personT {
    int a;      //4个字节 [0 3]
    bool b;     //1个字节 [4]
    char d;     //1个字节 [5]
    double c;   //8个字节 取8的倍数存 [8 15]
    personTwo two; //16个字节  [16 31]
                    //最大字节整数倍 进行补齐 32个字节
};

   NSLog(@"personOne内存大小==%lu",sizeof(personOne));
   NSLog(@"personTwo内存大小==%lu",sizeof(personTwo));
   NSLog(@"personT内存大小==%lu",sizeof(personT));      

输出结果如下

2021-06-09 15:15:01.454041+0800 KCObjcBuild[44586:1147925] personOne内存大小==24 2021-06-09 15:15:01.454581+0800 KCObjcBuild[44586:1147925] personTwo内存大小==16 2021-06-09 15:15:01.454651+0800 KCObjcBuild[44586:1147925] personT内存大小==32

字节对齐的原理

• 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。

• 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.)

• 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。

字节对齐的原因

内存是以字节为基本单位，cpu在存取数据时，是以块为单位存取，并不是以字节为单位存取。频繁存取未对齐的数据，会极大降低cpu的性能。字节对齐后，会减少cpu的存取次数，这种以空间换时间的做法目的降低cpu的开销。 cpu存取是以块为单位，存取未对齐的数据可能开始在上一个内存块，结束在另一个内存块。这样中间可能要经过复杂运算在合并在一起，降低了效率。字节对齐后，提高了cpu的访问速率。