Swift~汇编分析枚举的内存布局

本文源自本人的学习记录整理与理解,其中参考阅读了部分优秀的博客和书籍,尽量以通俗简单的语句转述。引用到的地方如有遗漏或未能一一列举原文出处还望见谅与指出,另文章内容如有不妥之处还望指教,万分感谢。

先来看一个枚举


enum TestEnum {

case test1(Int, Int, Int) //24
case test2(Int, Int)
case test3(Int)
case test4(Bool)

}

对枚举而言内存中的布局是:

前提是有多个case

  • 用一个字节存储成员值,示例代码中的成员值是0、1、2、3
  • N个字节存储关联值(真实的数值),任何一个case的关联值都共用这个N个字节;N:取占用内存最大的关联值;比如:test1有三个Int类型每个占8字节,总共就占用24字节;那么 N=24
  • N+1就是枚举真正使用的内存大小,对N+1按照内存对齐原则分配存储空间;比如24+1是25字节,按照内存对齐8的倍数就是32字节,这就是TestEnum分配到的内存大小

内存对齐原则:

  • 以1、2、4、8、16位基数对齐,即内存大小会是这些值得整数倍

  • 不同的基数是因为要取数据结构中所占内存空间最大的成员; 比如:Int 类型是一个数据结构中所占内存空间最大的成员,那就以8字节为对齐基数换算

  • 如果枚举只有一个case,且没有定义类型;那么就不占用内存


enum TestEnum {
case test
}

print(MemoryLayout< TestEnum >.size)     //0
print(MemoryLayout< TestEnum >.stride)  //1
print(MemoryLayout< TestEnum >.alignment)  //1

了解程序的本质

软件/程序的执行过程.png

寄存器与内存

  • CPU的指令是不支持内存挪内存的,如果要挪动必须通过寄存器;
  • CPU做运算需要通过寄存器中转,计算结束的后存入内存 ;比如:对3加1操作,就不能直接在内存中对3加1,然后再开辟空间存储4
  • 通常,CPU会先将内存中的数据存储到寄存器中,然后再对寄存器中的数据进行运算
  • 假设内存中有一个红色内存空间的值是3,现在想把它的值加1,并将结果存储到蓝色内存空间
  1. CPU首先会将红色内存空间的值放到rax寄存器中:movq 红色内存空间, %rax
  2. 然后让rax寄存器与1相加:addq $0x1, %rax
  3. 最后将得到的值,赋值给蓝色内存空间:movq %rax, 蓝色内存空间
执行过程.png

编程语言的发展

发展历程.png

汇编语言的种类

  • 汇编是依赖于架构的,不同的架构对应的汇编也会有所不同

  • 8086汇编(16bit)

  • x86汇编(32bit)

  • x64汇编(64bit)

  • ARM汇编(嵌入式、移动设备)

  • x86、x64汇编根据编译器的不同,有2种书写格式
    Intel : Windows派系
    AT&T: Unix派系

  • 作为IOS开发工程师,最重要的汇编语言是:
    AT&T汇编 -> iOS模拟器
    ARM汇编 - > iOS真机设备

常见汇编指令:

常见汇编指令.png
  • 常见寄存器
常见寄存器.png
  • r开头:64bit, 8字节
  • e开头:32bit, 4字节
  • ax,bx,cx: 16bit, 2字节
  • ah, al: 8bit, 1字节

常用的lldb指令

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