上一节学习了alloc内存的创建,并完成了alloc基本流程的梳理,在这个过程中看到了这个方法
以上方法有三个关键点
- 所需内存的大小(size = cls->instanceSize(extraBytes))
- 如何开辟内存
- isa对象绑定
下面我们具体的探索ios底层中是如何开辟内存的,我们常说的8字节对齐,16字节对齐,内存对齐又是什么?
我们看一段源码现象:
打印结果:
上面两张图struct one 和 strucu two 我们只更改了参数的位置,为什么内存就会多出8个字节,在struct Three,我们添加了个结构体参数,为什么会占48字节?
我们把上面所展示的现象就称作“内存对齐”
一、什么是内存对齐
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。
它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 。
二、为什么我们要内存对齐
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。
3、以空间换时间
三、内存对齐的原则
- 如下所示:
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具体的分析如第二图注释所述.
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CPU的存取原理
通常我们认为内存，由一个个的字节组成，但是CPU 并不是以字节为单位存取数据的。CPU把内存当成是一块一块的，块的大小可以是2，4，8，16字节大小，因此CPU在读取内存时是一块一块进行读取的。每次内存存取都会产生一个固定的开销，减少内存存取次数将提升程序的性能。所以 CPU 一般会以 2/4/8/16/32 字节为单位来进行存取操作。我们将上述这些存取单位也就是块大小称为（memory access granularity）内存存取粒度。
具体的CPU存取方式可参考《CPU内存的存取原理》
- 常规的数据类型所需要的字节
四、源码跟进
我们在开始的时候提出了一个问题,内存在OC的底层到底是如何开辟的,下面我们以源码的方式进行分析:
断点打到
进入 malloc_zone_calloc 方法/calloc方法中
坏了,只能到这了...😭,😭
点击Xcode的方法列表,我们可以看到如上图的下拉菜单,如此我们可以看出这两个方法来自那个框架.
- 资料准备:下载最新的libmalloc源码
我们打开libmalloc源码，在main函数中写如下代码：
点击 calloc方法跟进
进入malloc_zone_calloc方法
再次点击calloc方法
怎么又进入到了calloc方法里面...😭😭😭😭死循环了...
不急打个断点:执行 po zone->calloc 命令
可以看打 此方法由 default_zone_calloc 在malloc.c的第331行
执行 po zone->calloc 命令:
可以看打 此方法由 nano_calloc 在nano_malloc.c的第878行
点击核心方法_nano_malloc_check_clear 继续跟进
进入核心方法segregated_size_to_fit 继续跟进
上图我们看到开辟内存的核心算法:
NANO_REGIME_QUANTA_SIZE 和SHIFT_NANO_QUANTUM代表是16位和4位
k赋值算法: size + 16 -1 右移4位, slot_bytes 右移4位 ,具体如下
12 + 16 - 1 = 27
27: 0001 1011 向右移4位
0000 0001 在向左移4位
0001 0000 结果10进制的数为16
此时我们得到的slot_bytes就为16，返回的也就是16的倍数
五、总结
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上面我们从代码现象到源码分析了整个内存开辟的过程,了解了整个对象的对齐方式为16字节对齐
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源码分析过程中我们遇到了“断流”,学会了如何解决此类问题.
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在开始我们的三个问题中还有一个未解决,isa绑定
内存分析就写到这里,如果哪里有不对的地方，还希望大家指出！谢谢
