内存对齐和malloc源码解析：探索iOS对象的内部机制

IOS

2023-10-18 11:31:11

iOS之武功秘籍②：OC对象原理-中(内存对齐和malloc源码分析)

在iOS开发中，理解OC对象的基本原理至关重要。对象在内存中的表示方式、它们如何与内存交互以及在创建和销毁对象时底层发生的情况都是影响代码效率和应用程序性能的关键因素。

内存对齐

内存对齐是一个计算机体系结构中的重要概念，它规定了数据在内存中存储的方式。最常见的数据类型，例如int、float和double，通常以特定字节对齐方式存储，以确保高效访问和处理。

在iOS中，OC对象也是按照特定的内存对齐方式存储的。这意味着对象在内存中分配的空间将根据其大小和体系结构的特定规则进行对齐。通过这种方式，系统可以确保不同类型的数据在内存中以最佳方式存储和访问，从而提高性能。

malloc 源码分析

malloc 函数是 C 语言中用于动态分配内存的标准库函数。它在 iOS 中也扮演着至关重要的角色，因为它用于为OC对象的创建分配内存。

为了更好地理解 malloc 函数在 iOS 中的工作原理，让我们深入研究一下它的源代码：

void *malloc(size_t size) {
  // 省略初始化和检查
  if (size == 0)
    return NULL;
  // 计算对齐后的实际分配大小
  size_t actual_size = round_page(size + sizeof(struct malloc_header));
  // 在堆中分配内存
  void *ptr = mmap(NULL, actual_size, PROT_READ | PROT_WRITE,
                   MAP_ANON | MAP_PRIVATE, -1, 0);
  // 设置堆栈保护区
  if (ptr != MAP_FAILED) {
    set_ kecelakaanrotect(ptr + actual_size - sizeof(struct malloc_header),
                  sizeof(struct malloc_header), PROT_NONE);
  }
  // 返回分配的内存指针
  return ptr;
}

在分析之前，让我们先来了解一些关键概念：

round_page(size)：它将分配大小向上舍入到最近的页面大小（通常为 4 KB）。这是因为 iOS 内存管理单元 (MMU) 以页面大小分配内存。
PROT_READ | PROT_WRITE：这些标志分别表示可读和可写权限，它们允许我们创建可读写的内存区域。
MAP_ANON | MAP_PRIVATE：这些标志表示匿名映射（不关联任何文件）和私有映射（仅当前进程可见），这是创建堆栈分配的内存的典型设置。

有了这些概念，让我们逐行分析 malloc 函数：

初始化和检查： 它首先执行一些初始化和检查，例如检查输入大小是否为 0，并在为 0 时返回 NULL。
计算对齐后的实际分配大小： 接下来，它根据输入大小和 malloc_header 结构（用于管理分配的元数据）的额外开销，计算对齐后的实际分配大小。
在堆中分配内存： malloc 函数使用 MAP_FAILED 检查堆栈分配内存的成功与否，并返回指向分配内存的指针。

通过分析 malloc 源代码，我们可以深入了解它在 iOS 中的工作原理，以及它如何为 OC对象的创建动态分配内存。