首先我們來看一段代碼：

struct MyStructOne {
    char a;//1字節(jié)
    short b;//2字節(jié)
    int  c;//4字節(jié)
    long d;//8字節(jié)
} myStruct1;

struct MyStructTwo {
    
    int  c;//4字節(jié)
    long d;//8字節(jié)
    char a;//1字節(jié)
    short b;//2字節(jié)
} myStruct2;

NSLog(@"%lu ----- %lu",sizeof(myStruct1),sizeof(myStruct2));

打印結(jié)果如下：

image.png

我們看到這兩個結(jié)構(gòu)體里面的內(nèi)容內(nèi)容一致，只是a、b順序放到了下面，為什么就多占用了8個字節(jié)？并且結(jié)構(gòu)體里面的變量總占用內(nèi)存其實(shí)只要15字節(jié)，為什么多占用了一個字節(jié)？這是因?yàn)槌霈F(xiàn)了內(nèi)存對齊。

內(nèi)存對齊規(guī)則

每個特定平臺上的編譯器都有自己的默認(rèn)“對齊系數(shù)”(也叫對齊模數(shù))。程序員可以通過預(yù)編譯命令#pragma pack(n)，n=1,2,4,8,16來改變這一系數(shù)，其中的n就是你要指定的“對齊系數(shù)”。在iOS中，Xcode默認(rèn)為#pragma pack(8)，即8字節(jié)對齊

1.數(shù)據(jù)成員對齊規(guī)則：結(jié)構(gòu)(struct)(或聯(lián)合(union))的數(shù)據(jù)成員，第一個數(shù)據(jù)成員放在offset為0的地方，以后每個數(shù)據(jù)成員存儲的起始位置要從該成員大小或者成員的子成員大小（只要該成員有子成員，比如說是數(shù)組，結(jié)構(gòu)體等）的整數(shù)倍開始（比如int為4字節(jié),則要從4的整數(shù)倍地址開始存儲）。

2.結(jié)構(gòu)體作為成員：如果一個結(jié)構(gòu)里有某些結(jié)構(gòu)體成員，則結(jié)構(gòu)體成員要從其內(nèi)部最大元素大小的整數(shù)倍地址開始存儲。（struct a里存有struct b，b里有char，int ，double等元素，那b應(yīng)該從8的整數(shù)倍開始存儲。）

3.收尾工作：結(jié)構(gòu)體的總大小，也就是sizeof的結(jié)果，必須是其內(nèi)部最大成員的整數(shù)倍，不足的要補(bǔ)?。

附上各類型內(nèi)存占用表

內(nèi)存占用.png

舉例驗(yàn)證

struct MyStructOne {
    
    int  c; //4字節(jié)  0 1 2 3
    long d;//8字節(jié)  (4 5 6 7) 8-15
    char a;//1字節(jié)  16
    short b;//2字節(jié) (17) 18 19
} myStruct1; //根據(jù)第三條對齊 24

struct MyStructTwo {
    
    int  c;//4字節(jié) 0 1 2 3
    char a;//1字節(jié) 4 
    struct MyStructOne struct1; //24字節(jié)  (5 6 7)  8-31
    short b;//2字節(jié) 32 33
} myStruct2;  //根據(jù)第三條對齊 40

測試代碼

long a = (long) &myStruct2.c;
long b = (long) &myStruct2.a;
long c = (long) &myStruct2.struct1.c;
long d = (long) &myStruct2.struct1.d;
long e = (long) &myStruct2.struct1.a;
long f = (long) &myStruct2.struct1.b;
long g = (long) &myStruct2.b;
        
NSLog(@"%lu ----- %lu",sizeof(myStruct1),sizeof(myStruct2));
NSLog(@"%ld ----- %ld ----- %ld",a,b,c);
NSLog(@"%ld ----- %ld ----- %ld ----- %ld",d,e,f,g);

最終結(jié)果如下：

image.png

根據(jù)打印結(jié)果證實(shí)與上面分析結(jié)果一致

• myStruct1與myStruct2的內(nèi)存大小分別是24和40
• 結(jié)構(gòu)體myStruct2首地址4294975744，c占用4個字節(jié)，a占1個字節(jié)，打印地址符合
• 結(jié)構(gòu)體myStruct1，內(nèi)部最大元素long占用8字節(jié)，從偏移量8的地址開始存儲，4294975752符合
• 結(jié)構(gòu)體myStruct1內(nèi)部元素符合，占用偏移量為8-31的內(nèi)存
• 結(jié)構(gòu)體myStruct2最后的b元素，從偏移量32位置開始（32剛好是2的整數(shù)倍），4294975776符合；最后根據(jù)第三條，myStruct2內(nèi)部最大成員為myStruct1里的long類型，整個結(jié)構(gòu)體內(nèi)存8字節(jié)對齊，故從33擴(kuò)容到40字節(jié)

為什么要內(nèi)存對齊

內(nèi)存是一片連續(xù)的地址單元，cpu存取數(shù)據(jù)的時候是一塊一塊的進(jìn)行存取的，塊的大小可以是2，4，8，16字節(jié)大小。每次內(nèi)存存取都會產(chǎn)生一個固定的內(nèi)存開銷，減少內(nèi)存存取次數(shù)將可以提升程序的性能。所以cpu一般會以2/4/8/16/32字節(jié)為單位進(jìn)行存取。上述這些存取單位也就是塊大小被稱為（memory access granularity）內(nèi)存存取粒度。

總結(jié)

了解完這些之后，當(dāng)我們再聲明結(jié)構(gòu)體的時候就可以合理安排內(nèi)部數(shù)據(jù)的順序，從而使其占用更少的內(nèi)存。

:Vc,Vs等編譯器默認(rèn)是#pragma pack(8)，所以測試我們的規(guī)則會正常；而gcc默認(rèn)是#pragma pack(4)，并且gcc只支持1,2,4對齊。套用三原則里計算的對齊值是不能大于#pragma pack指定的n值。