iOS探索：内存对齐与malloc源码

内存对齐的原理和重要性

在计算机系统中，内存是一个存储数据的物理区域，由一个个连续的内存单元组成。每个内存单元都有一个唯一的地址，用于标识其在内存中的位置。当程序运行时，它需要将数据存储在内存中，以供程序访问。为了提高内存访问的效率，计算机系统通常会对内存进行对齐处理。

内存对齐是指将数据存储在内存中的地址上，使其地址是某个特定值的整数倍。例如，在32位系统中，内存对齐通常是4字节的整数倍，而在64位系统中，内存对齐通常是8字节的整数倍。

内存对齐很重要，因为它可以提高内存访问的效率。当数据存储在对齐的地址上时，处理器可以更轻松地访问这些数据，从而减少内存访问延迟。此外，内存对齐还可以帮助防止内存错误的发生。当数据存储在未对齐的地址上时，处理器可能会尝试访问错误的内存位置，从而导致内存错误。

malloc源码解析

malloc函数是C语言标准库中用于动态分配内存的函数。它可以在堆上分配一块连续的内存空间，并返回指向这块内存的指针。malloc函数的源码如下：

void *malloc(size_t size) {
  // ...
  // 检查size是否合法
  if (size == 0) {
    return NULL;
  }

  // 计算对齐后的size
  size_t aligned_size = ALIGN(size, ALIGNMENT);

  // 分配内存空间
  void *ptr = sbrk(aligned_size);

  // 检查分配是否成功
  if (ptr == (void *)-1) {
    return NULL;
  }

  // 返回对齐后的指针
  return ptr + ALIGNMENT - (size_t)ptr % ALIGNMENT;
}

从这段源码中，我们可以看到malloc函数首先会检查size是否合法。如果size为0，则返回NULL。然后，它会计算对齐后的size，即ALIGN(size, ALIGNMENT)。ALIGN是宏，用于计算对齐后的值。ALIGNMENT是宏，用于定义对齐的单位。在32位系统中，ALIGNMENT通常是4，而在64位系统中，ALIGNMENT通常是8。

计算出对齐后的size后，malloc函数会调用sbrk函数来分配内存空间。sbrk函数用于在堆上分配内存空间。它会返回指向分配的内存空间的指针。

如果sbrk函数成功分配了内存空间，malloc函数会返回对齐后的指针。这个指针指向分配的内存空间的开头，但它不是对齐的地址。因此，malloc函数会计算出对齐后的指针，并将其作为返回值返回。

总结

内存对齐对于提高内存访问的效率和防止内存错误非常重要。malloc函数是C语言标准库中用于动态分配内存的函数。它可以在堆上分配一块连续的内存空间，并返回指向这块内存的指针。通过分析malloc函数的源码，我们可以了解内存对齐的原理和实践，并掌握内存管理的奥秘。