彙編高手帶你玩轉字符串，快上車！

字符串(String)是由數字、字母、下劃線組成的一串字符，通常記爲 s=「a1a2···an」(n>=0)。字符串主要用於編程，概念說明、函數解釋，它是編程語言中表示文本的數據類型。在程序設計中，字符串（string）爲符號或數值的一個連續序列，如符號串（一串字符）或二進制數字串（一串二進制數字）。
1、思考

在 Swift 開發使用字符串的過程當中，你是否有思考過如下問題？

• 1 個字符串變量佔用多少內存？
• 字符串 str一、str2 的底層存儲有什麼不一樣？

• 若是對 str一、str2 進行拼接操做，str一、str2 的底層存儲又會發生什麼變化？
  

若是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仍是比較瞭解的。

2、1 個字符串變量佔用多少內存？

方法 1：MemoryLayout

首先，能夠藉助 Swift 自帶的 MemoryLayout 來測試一下

方法 2：彙編

另外，咱們也能夠藉助一個強有力的底層分析助手—彙編語言，來窺探一下 String 的底層存儲

• 實際上分析其餘語法、系統庫的底層，均可以藉助彙編語言

  • 好比多態的原理、泛型的原理、Array 的底層、枚舉的底層等等

• 另外，不只僅是 Swift，C、C++、OC 的底層分析，依然能夠藉助彙編語言

  • 畢竟你寫的每一行有效代碼，最終都是要轉成機器指令（0 和 1）
  • 而機器指令是跟彙編指令一一對應的，每一條機器指令都能翻譯成與之對應的彙編指令
  • 能讀懂彙編指令，就至關於能讀懂機器指令，知道 CPU 具體在幹嗎（操做了什麼寄存器，操做了哪塊內存）
• 本教程的代碼是直接跑在 Mac 的命令行（CommandLineTools）項目上
  • 所以展現的彙編代碼是基於 X64 的 AT&T 格式彙編，並不是 iOS 真機設備的 ARM 彙編
  • 其實不一樣種類的彙編之間有極大的類似性，只是有些指令的叫法不同

跟微軟的 Visual Studio 同樣，Xcode 也內置了很是方便的反彙編功能，能夠輕鬆查看每一句代碼對應的彙編指令，打開反彙編界面的步驟以下

• 在某一行須要調試的代碼打上斷點（反彙編界面會在斷點調試狀態下顯示出來）

• 菜單：Debug > Debug Workflow > Always Show Disassembly

  • Assembly 譯爲彙編， Disassembly 譯爲反彙編
    
• 運行程序，看到反彙編界面

若是你的反彙編經驗十足，根據第 1六、17 行的彙編就能夠推敲出來，String 是佔用 16 個字節

• 由於它用了 rax、rdx 寄存器存放字符串 str 的內容，而 rax、rdx 都是 8 字節的

彙編的內容太多了，由於時間和篇幅關係，文章裏並不會對每一句彙編指令進行詳細地講解，更多的是想說明彙編的重要性。

3、字符串的底層存儲

窺探內存

此前我寫了個能夠窺探 Swift 變量內存的小工具：https://github.com/CoderMJLee/Mems

• 如今用它來窺探下字符串的 16 字節裏面，究竟存儲着什麼數據

• Mems.memStr(ofVal:) 默認狀況下按照 8 個字節一組來顯示內存數據

• 傳遞參數 alignment: .one 是按照 1 個字節一組來顯示內存數據

字符 '0'~'9' 的 ASCII 值是 0x30~0x39，認真觀察最初 str1 的 16 個字節數據，你發現了什麼？

• 它直接將全部字符的 ASCII 值存儲在 str1 的 16 字節中

• 最後 1 個字節 0xea 中的 0xa 就是字符的數量，也是共 10 個字符

拼接

能夠發現，當對 str1 進行拼接 "ABCDE" 的時候

• 它最終是將 "0123456789ABCDE"十五個字符的 ASCII 值都存儲在了 str1 的 16 字節中

• 最後 1 個字節 0xef 中的 0xf 就是字符的數量，也是共 15 個字符

• 能夠看得出來，目前 16 個字節已經存滿了，那若是再拼接 1 個字符呢？

能夠看到，str1 裏面存儲的數據發生了很是大的變化，每個字符的 ASCII 值不見了，

• 那裏面的 16 字節具體是什麼含義呢？

• 全部字符（'0'~'9'、'A' 到 'F'）的 ASCII 值又存到哪去了呢？

其餘狀況

若是一開始初始化的時候（未拼接以前），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 個字節裏面並無出現任何一個字符的 ASCII 值
• 並且這 16 個字節跟 第27行的str1 仍是有所區別
  • 雖然它們的字符串內容都是"0123456789ABCDEF"

若是對 str2 進行拼接操做

不難發現：這時 str2 的 16 字節又發生了變化，跟 第27行的str1 是有點類似的

如何解決上述疑問？

上述的種種疑問，光看打印出來的內存數據是沒法解決的，可是均可以利用【！！！彙編！！！】來解決，分析彙編指令，立馬就得出結論，由於文章的篇幅有限，平時工做也比較忙，我把上述問題的詳細剖析過程錄製成了長達 2 個多小時的視頻，有興趣的朋友能夠用 1.5~2 倍速度觀看

• 連接：https://pan.baidu.com/s/1AkS3K1ZKP8zyxhlhLRaBkA

  • 提取碼：kzrk

• 視頻對於沒有彙編基礎的朋友來講，可能會有點難度，最好挑一個頭腦清醒的時間去觀看

• 看完視頻後，但願你們可以確切地感覺到彙編語言的重要性，不要永遠只停留在編寫高級語言代碼、沉迷於語法糖的層面。

  4、最後
  人們常常認爲彙編語言的應用範圍很小，而忽視它的重要性。其實彙編語言對每個但願學習計算機科學與技術的人來講都是很是重要的，是不能不學習的語言。
  彙編能給你帶來的價值遠遠不止這篇文章所說的窺探字符串的底層，對你的程序生涯影響絕對是終生受益的（數據結構與算法也是如此）。學會彙編後，你在用高級語言編程時會更瞭解機器到底作了什麼，能夠經過修改高級語言的代碼來提升算法所不能提升的效率。
  不只如此，你還能玩轉軟件破解、外掛等，這是我此前用【彙編\C++】編寫的一個外掛：https://github.com/CoderMJLee/SeemygoPVZCheater

IT技術的發展突飛猛進，新技術層出不窮，具備良好的學習能力，能及時獲取新知識、隨時補充和豐富本身，已成爲程序員職業發展的核心競爭力。做爲一名程序員，更須要不斷豐富本身的知識庫。咱們所知道的東西，就像一個白色的圓圈，圈外則是黑暗的未知的世界。當圓圈越大，所接觸到的黑暗部分就越多。咱們只有不停地學習，才能打破更多的黑暗，找到更多光明。若是您想提高本身，學習更多如 iOS、數據結構與算法等編程技巧，這裏有免費的相關學習資料，歡迎加微信：19950277730獲取更多技術提高祕籍。這裏不只有志同道合的小夥伴，更有無數免費編程技巧、學習視頻和資料，加上微信來一塊兒探討學習技術吧！！