面试题：Objective-C内存对齐的基本规则是什么

Question

请简述Objective-C中内存对齐遵循的基本规则，以及它对结构体或类实例的内存布局有什么影响。

Answer 1

内存对齐基本规则

1. 数据成员对齐规则：结构体或类的成员变量按照它们声明的顺序在内存中排列，第一个成员的地址和结构体或类的地址相同。每个成员的偏移量（offset）必须是该成员大小的整数倍，如果不满足，编译器会在成员之间填充字节以满足对齐要求。例如，一个char类型（1字节）成员后紧跟一个int类型（4字节）成员，在char成员后会填充3个字节，使得int成员的偏移量是4的倍数。
2. 结构体整体对齐规则：结构体的大小必须是其最大成员大小的整数倍。如果结构体的大小不是最大成员大小的整数倍，编译器会在结构体末尾填充字节，使其满足这一规则。
3. 嵌套结构体对齐规则：嵌套结构体中的成员按照其自身的对齐规则进行对齐，并且嵌套结构体作为一个整体，其大小必须是其最大成员大小的整数倍。同时，包含嵌套结构体的外部结构体的对齐规则也同样适用，即外部结构体的大小必须是其最大成员（包括嵌套结构体作为一个整体）大小的整数倍。

对结构体或类实例内存布局的影响

1. 空间占用：由于内存对齐会在成员之间或结构体末尾填充字节，导致结构体或类实例实际占用的内存空间大于其所有成员大小之和。这可能会在一定程度上浪费内存空间，尤其是当结构体成员大小差异较大时。例如，一个结构体包含一个char（1字节）和一个double（8字节），由于double的对齐要求，char后会填充7个字节，结构体大小为16字节（而不是9字节）。
2. 访问效率：内存对齐有助于提高CPU对数据的访问效率。现代CPU在读取内存时，通常以特定的字节数（如4字节、8字节等）为单位进行操作。如果数据存储在对齐的地址上，CPU可以一次性读取数据，而不需要进行额外的操作来处理未对齐的数据。这使得对结构体或类实例中成员的访问更加高效，减少了CPU读取数据的时间开销。
3. 内存布局的确定性：内存对齐规则保证了结构体或类实例在不同编译器和平台上具有相对一致的内存布局。这对于需要与其他代码（如C代码交互、进行二进制数据存储或网络传输等）保持兼容性非常重要。如果没有内存对齐规则，不同编译器可能会以不同方式排列结构体成员，导致数据在不同环境下的解释不一致。