借匯編之力窺探String背后的數據結構奧秘

熟悉C++、java、VB等編程語言的朋友都知道String（字符串），它是編程語言中表示文本的數據類型，字符串由若干字符組成的，是所有編程語?中?常重要的成員。可能很多朋友平時只是使用它，沒有仔細研究其中的奧秘。其實，字符串還是有很多值得我們深入研究的地方。
?、思考
在 Swift 開發使?字符串的過程中，你是否有思考過以下問題？
1 個字符串變量占?多少內存？
字符串 str1、str2 的底層存儲有什么不同？

如果對 str1、str2 進?拼接操作，str1、str2 的底層存儲?會發?什么變化？

如果你能準確地回答以上問題，那說明對 Swift 字符串的底層存儲機制還是?較了解的。
?、1 個字符串變量占?多少內存？

?法 1：MemoryLayout
?先，可以借助 Swift ?帶的 MemoryLayout 來測試?下

?法 2：匯編
另外，我們也可以借助?個強有?的底層分析助?—匯編語?，來窺探?下 String 的底層存儲實際上分析其他語法、系統庫的底層，都可以借助匯編語?

?如多態的原理、泛型的原理、Array 的底層、枚舉的底層等等
另外，不僅僅是 Swift，C、C++、OC 的底層分析，依然可以借助匯編語?
畢竟你寫的每??有效代碼，最終都是要轉成機器指令（0 和 1）
?機器指令是跟匯編指令??對應的，每?條機器指令都能翻譯成與之對應的匯編指令
能讀懂匯編指令，就相當于能讀懂機器指令，知道 CPU 具體在?嘛（操作了什么寄存器，操作了哪塊內存）
本教程的代碼是直接跑在 Mac 的命令?（CommandLineTools）項?上
因此展示的匯編代碼是基于 X64 的 AT&T 格式匯編，并? iOS 真機設備的 ARM 匯編其實不同種類的匯編之間有極?的相似性，只是有些指令的叫法不?樣
跟微軟的 Visual Studio ?樣，Xcode 也內置了?常?便的反匯編功能，可以輕松查看每?句代碼對應的匯編指令，打開反匯編界?的步驟如下
在某??需要調試的代碼打上斷點（反匯編界?會在斷點調試狀態下顯示出來）

菜單： Debug >

譯為匯編，

譯為反匯編

運?程序，看到反匯編界?

如果你的反匯編經驗??，根據第 16、17 ?的匯編就可以推敲出來，String 是占? 16 個字節因為它?了 rax、rdx 寄存器存放字符串 str 的內容，? rax、rdx 都是 8 字節的
匯編的內容太多了，因為時間和篇幅關系，?章?并不會對每?句匯編指令進?詳細地講解，更多的是 想說明匯編的重要性。
三、字符串的底層存儲

窺探內存
此前我寫了個可以窺探 Swift 變量內存的??具：https://github.com/CoderMJLee/Mems 現在?它來窺探下字符串的 16 字節??，究竟存儲著什么數據
默認情況下按照 8 個字節?組來顯示內存數據

傳遞參數

是按照 1 個字節?組來顯示內存數據

字符 '0'~'9' 的 ASCII 值是 0x30~0x39，認真觀察最初 str1 的 16 個字節數據，你發現了什么？
它直接將所有字符的 ASCII 值存儲在 str1 的 16 字節中
最后 1 個字節 0xea 中的 0xa 就是字符的數量，也是共 10 個字符
拼接

可以發現，當對 str1 進?拼接 "ABCDE" 的時候
它最終是將 "0123456789ABCDE"?五個字符的 ASCII 值都存儲在了 str1 的 16 字節中最后 1 個字節 0xef 中的 0xf 就是字符的數量，也是共 15 個字符
可以看得出來，?前 16 個字節已經存滿了，那如果再拼接 1 個字符呢？

可以看到，str1 ??存儲的數據發?了?常?的變化，每?個字符的 ASCII 值不?了， 那??的 16 字節具體是什么含義呢？
所有字符（'0'~'9'、'A' 到 'F'）的 ASCII 值?存到哪去了呢？
其他情況
如果?開始初始化的時候（未拼接之前），字符串的內容就是超過 15 個字符呢？

相信你能猜到是這個結果
這 16 個字節??并沒有出現任何?個字符的 ASCII 值

?且這 16 個字節跟

還是有所區別

雖然它們的字符串內容都是"0123456789ABCDEF" 如果對 str2 進?拼接操作

不難發現：這時 str2 的 16 字節?發?了變化，跟
如何解決上述疑問？

是有點相似的

上述的種種疑問，光看打印出來的內存數據是?法解決的，但是都可以利?【！！！匯編！！！】來解 決，分析匯編指令，??就得出結論，因為?章的篇幅有限，平時?作也?較忙，我把上述問題的詳細 剖析過程錄制成了?達 2 個多?時的視頻，有興趣的朋友可以? 1.5~2 倍速度觀看
鏈 接 ：https://pan.baidu.com/s/1AkS3K1ZKP8zyxhlhLRaBkA 提取碼：kzrk
視頻對于沒有匯編基礎的朋友來說，可能會有點難度，最好挑?個頭腦清醒的時間去觀看
看完視頻后，希望?家能夠確切地感受到匯編語?的重要性，不要永遠只停留在編寫?級語?代 碼、沉迷于語法糖的層?

四、最后
我們做的這么多，當然不僅僅是為了窺探字符串的底層。同數據結構與算法一樣，匯編絕對是助你程序生涯更進一步的必備良方。

在編程領域，字符串只是如同茫茫宇宙中的一顆行星，渺小而又偉大。等待我們發掘探索的東西還有很多。在未來，互聯網還有更多領域需要編程完成。時代進步，軟件也日新月異的發展，不學習就等于倒退，就會被時代淘汰。對程序員??，唯有不斷的探索學習更多技術，才能在這?領域中縱橫遨游。
如果你想提升自己的能力、升職加薪、突破瓶頸，那一定要學習更多有關匯編及數據結構與算法等相關信息。如果想要深入了解，歡迎××××××，這里不僅有與編程界大牛面對面的機會，更有?數免費編程技巧和技術提升秘籍，我們期待與您共同進步。