iOS 结构体内存对齐分析

一、结构体

结构体，我们可以将它当做一种数据类型，并且是一个集合类的数据类型，它的数据成员可以是基础数据类型（int、double、float、bool等），也可以是指针，甚至于是其他的结构体。
下面是一个结构体的定义示例：

struct XBPerson {
    NSString *name;
    int age;
} person;

二、结构体的size大小

既然结构体作为一个集合类的数据类型，可以存储不同的数据，那它的size大小是怎么计算的呢？
1、一些数据类型占用的内存大小

一些数据类型占用的内存大小

2、内存对齐的原则
1.数据成员对齐规则：第一个数据成员的起始位置是0，之后数据成员的起始位置必须是成员自身大小的整数倍
2.结构体作为成员：该结构体成员的起始位置必须是其内部最大成员大小的整数倍
3.收尾工作：结构体的总大小（sizeof），必须是其内部最大成员大小的整数倍，不足的需要补齐。

三、分析

1、一般结构体分析
首先定义一个结构体Struct1,如下：

struct Struct1 {
    double a;       //8字节
    char   b;       //1字节
    int    c;       //4字节
    short  d;       //2字节
} struct1;

结合内存对齐的原则，我们对这个结构体进行分析：
1、a，是double类型，占用了8个字节的内存，并且是第一个数据成员，所以a的起始位置是0，范围是[0，7]。
2、b，是char类型，占用了1个字节的内存，所以b的起始位置是8（8是1的整数倍），范围是[8]。
3、c，是int类型，占用了4个字节的内存，所以c的起始位置是12（9、10、11都不是4的整数倍，故从12开始），范围是[12，15]。
4、d，是short类型，占用了2个字节的内存，所以d的起始位置是16，范围是[16，17]。
所以当前结构体Struct1需要的大小是[0，17]，也就是18字节。但是根据原则3，Struct1中最大成员是double（大小8字节），18不是8的整数倍，必须补齐，所以最终Struct1的大小是24。

这里我们代码实际操作一下：如图：

一般结构体size

2、结构体嵌套结构体分析
1、首先定义一个结构体Struct2,如下：

struct Struct2 {
    double a;       //8字节
    char   b;       //1字节
    double c;       //8字节
    struct Struct1 struct1;
} struct2;

2、a、b、c分析同上，其中c的范围是[12，19]，至于数据成员结构体struct1的起始位置，根据原则2（结构体成员的起始位置必须是其内部最大成员大小的整数倍，也就是double 8字节的整数倍），20无法满足条件，所以struct1的起始位置是24，范围是[24，47]，所以struct2的范围是[0，47]，大小为48。

这里我们代码实际操作一下：如图：

结构体嵌套结构体size