对象的内存分布
今天我们来研究一下对象的内存对齐，首先我们定义一个Person类：
@interface Person : NSObject
@property (nonatomic, copy) NSString *name;
@property (nonatomic, assign) int age;
@property (nonatomic, assign) double height;
@property (nonatomic, assign) BOOL sex;
@property (nonatomic, strong) NSString *hobby;
@end
@implementation Person
@end
我们可以通过 lldb 来观察 Person 对象在内存中的分布。
Person *person = [[Person alloc] init];
person.name = @"leeyii";
person.age = 18;
person.height = 180;
person.hobby = @"女";
person.sex = true;
通过 lldb 命令 x 读取内存内容，在 lldb 控制台输入 x/6gx person 来查看 对象 person 的内容：
接着输入 po 0x0000000109d86780 结果为
这个表示对象的 isa，储存对象的 Class 相关信息，这里就不展开讨论，后面会进行深入研究。
接着输入 po 0x0000001200000001
打印乱码。
让我们来仔细观察一下 0x0000001200000001 这个能够分成两个部分 0x00000012 对应10进制数正好是 18 和 0x00000001 对应 bool 为 true， 和我们定义的 age 和 sex 正好对应。
接着输入 po 0x0000000109d840a0
打印出来了 name。
接着打印 0x4066800000000000，这一部分不能再使用 po 进行打印了，因为我们定义的 height 是 double 类型， 打印 double 类型，要使用 p/f
打印出来的正是我们的 height。
接着打印的应该是我们 hobby 了
打印结果正如我们猜测的一样。
通过 clang 验证
我们通过 lldb 读取内存的方式找到了定义的属性的值，但是会发现内存中属性的分布和我们属性定义的顺序并不一致。
接下来我们通过 clang 来证明刚才的结果并不是巧合。
打开命令行，进入到源文件所在目录，输入命令 clang -x objective-c -rewrite-objc -isysroot /Applications/Xcode.app/Contents/Developer/Platforms/iPhoneSimulator.platform/Developer/SDKs/iPhoneSimulator.sdk main.m 会得到一个 main.cpp 文件，在这个文件中，我们可以找到 Person 类的底层实现
struct Person_IMPL {
struct NSObject_IMPL NSObject_IVARS;
BOOL _sex;
int _age;
NSString *_name;
double _height;
NSString *_hobby;
};
实际上在 oc 中的通过编译，都会在底层产生一个对应的结构体。
通过上面的定义能够发现除了 sex 和 age 和我们刚才输出的顺序不一样之外， 其他属性的内存分布和我们上面结论是相同。
出现上面的原因是因为在iOS设备中使用的是小端模式：低字节存放低位，我们打印出的结果为了便于我们查看，实际上是倒序展示的，我们可以通过 x 0x6000010ffab8 按字节序查看 sex 和 age 在内存中的分布
内存优化重排
为什么在底层的结构体中变量的顺序和我们在类中定义的顺序不一样呢？
出现这种情况的原因是因为在编译的过程中进行了内存优化重排，属性不同的排列顺序对结构体占用内存的大小是不一样的。通过优化重排，能够减少内存的占用。
结构体内存对齐
在开始之前我们先来看一个例子，这里声明了两个结构体：
// 结构体1
struct Sturct1 {
double a; // 8字节
char b; // 1字节
int c; // 4字节
short d; // 2字节
} struct1;
// 结构体2
struct Struct2 {
char a; // 1字节
short b; // 2字节
int c; // 4字节
double d; // 8字节
} struct2;
上面两个结构体占用的内存应该是多少呢？我们来打印一下。
NSLog(@"Struct1占用内存大小： - %lu", sizeof(struct1));
NSLog(@"Struct2占用内存大小： - %lu", sizeof(struct2));
接下来我们来看一下输出的内容：
Struct1占用内存大小： - 24
Struct2占用内存大小： - 16
上面两个结构体明明差别不大，变量类型都是一样的，区别仅在于两个结构体的定义变量的顺序不一致。
内存对齐规则
- 数据成员对齐规则：结构体的数据成员，第一个数据成员放在offset为0的地方，以后每个成员储存的起始位置都要该改成员大小或者成员的子成员大小（只要该成员有子成员，比如数组，结构体等）的整数倍开始。
- 结构体作为成员：如果一个结构体里有某些结构体成员，则结构体成员要从其内部最大元素的整数倍开始存储。
- 收尾工作： 结构体的总大小，也就是
sizeof的结构，必须是其内部的最大成员的整数倍。不足要补齐。
根据上面的规则，我们依次分析 struct Sturct1 和 struct Sturct2 内存分布。
struct Sturct1 内存大小计算
double a 占用 8字节 内存, 从 offset -> 0 开始储存, 此时 offset -> [0, 7] 被占用。
char b 占用 1字节 内存, 从 offset -> 8 开始储存，符合规则1: 8可以被1整除, offset -> 8 被占用。
int c 占用 4字节 内存, 从 offset -> 9 开始储存, 不符合规则1：9不可以被4整除，接着向后找，直到 offset -> 12 符合规则1，所以 int c 从 offset -> 12 处开始储存，占用 offset -> [12, 15]。
short d 占用 2字节 内存, 从 offset -> 16 开始储存， 占用 offset -> [16, 17]。
此时上面4个变量共占用 18字节 内存， 但是根据规则3:结构体占用的内存应该为最大占用内存成员的整数倍, 即应该为8的整数倍, 所以结构体共占用 24字节 内存， 最后加上 填充字节（trailing padding）。
struct Sturct2 内存大小计算
char a 占用 1字节 内存，从 offset -> 0 开始储存。offset -> 0 储存 a。
short b 占用 2字节 内存，接着应该存在 offset -> 1, 根据 数据成员对齐规则, 1不能整除2,所以接着向后找， offset -> 2 能够整除, 所以 short b 从 offset -> 2 处开始存放，占用连续的2个字节内存。 a 和 b 之间为 填充字节 （internal padding）， 此时 offset -> [2, 3] 被占用。
int c 占用 4字节 内存, 从 offset -> 4 处开始存放, 此时 offset -> [4, 7] 被占用。
double d 占用 8字节 内存, 从 offset -> 8 处开始存放， offset -> [8, 15] 被占用。
4个变量共占用 16字节 内存。
结构体嵌套
上面讨论的都是普通变量类型的结构体，接下来我们来研究一下结构体嵌套结构体的情况。我们定义一个结构体：
struct Struct3 {
double a; // 8字节
int b; // 4字节
short c; // 2字节
char d; // 1字节
struct {
double a; // 8字节
char b; // 1字节
} f;
} struct3;
我们来分析一下上面的结构体占用多少内存
double a 占用 8字节 内存， 从 offset -> 0 开始储存， offset -> [0, 7] 储存 a。
int b 占用 4字节 内存， 从 offset -> 8 开始储存，offset -> [8, 11] 储存 b。
short c 占用 2字节 内存，从 offset -> 12 开始储存，offset -> [12, 13] 储存 c。
char d 占用 1字节 内存，从 offset -> 14 开始储存，offset -> 14 储存 d。
结构体f 占用 16字节 内存，根据内存对齐规则2结构体必须从其内部最大的成员的整数被开始存储，结构体中最大的成员是 double 类型占用 8字节，所以 结构体f 应该从 8 的整数倍的位置开始存储。 offset -> 15 显然不符和，接着向后找，offset -> 16 符合条件， offset -> [16, 31] 存放 f。
所以上面结构体共占用 32字节， 验证结果也如我们分析的一样。
