底层延伸：GCD 单例与内存对齐

iOS 面试

1. dispatch_once 底层原理

dispatch_once 常用于单例，保证代码只执行一次且线程安全。

实现逻辑

它依赖于一个 dispatch_once_t 类型的 token（本质是长整型）。

  1. 检查标记：判断 token 的值。
    • 如果是 Done (通常是 ~0)，直接返回。
  2. 加锁/信号量：如果是初始化状态，利用原子操作（Atomic）或信号量阻塞其他线程。
  3. 执行 Block：执行初始化代码。
  4. 修改标记：将 token 标记为 Done，唤醒等待的线程。

核心点：利用底层原子指令 CAS (Compare And Swap) 保证状态切换的原子性。

2. 内存对齐 (Memory Alignment)

2.1 对齐原则

为了提高 CPU 的读取效率（CPU 通常按字长读取，如 8 字节），内存需要遵循对齐规则。

  • 数据成员对齐：结构体中每个数据成员的偏移量（offset）必须是该成员大小的整数倍。
  • 结构体整体对齐：结构体的总大小必须是其最大成员大小的整数倍。

2.2 示例分析

struct MyStruct {
    char a;   // 1 byte. offset 0.
    double b; // 8 bytes. offset 必须是 8 的倍数 -> 8. (1-7 补齐)
    int c;    // 4 bytes. offset 16. (16 是 4 的倍数)
    char d;   // 1 byte. offset 20.
}
// 总大小：21 -> 必须是最大成员(8)的倍数 -> 24 bytes.

2.3 iOS 对象对齐

  • 成员变量重排：Apple 的编译器会自动重排对象的成员变量顺序，将相同类型的变量放在一起，以减少内存空隙，优化空间。

  • 对象大小：

    • class_getInstanceSize：实际占用的内存（经过对齐）。

    • malloc_size：系统实际分配的内存（通常是 16 的倍数，iOS 对象至少分配 16 字节）。