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借汇编之力窥探String背后的数据结构奥秘

时间:2019-11-10 21:22:44      阅读:59      评论:0      收藏:0      [点我收藏+]

标签:有关   泛型   内存数据   alt   等等   类型   经验   状态   line   

熟悉C++、java、VB等编程语言的朋友都知道String(字符串),它是编程语言中表示文本的数据类型,字符串由若干字符组成的,是所有编程语?中?常重要的成员。可能很多朋友平时只是使用它,没有仔细研究其中的奥秘。其实,字符串还是有很多值得我们深入研究的地方。
?、思考
在 Swift 开发使?字符串的过程中,你是否有思考过以下问题?
1 个字符串变量占?多少内存?
字符串 str1、str2 的底层存储有什么不同?技术图片
如果对 str1、str2 进?拼接操作,str1、str2 的底层存储?会发?什么变化?
技术图片
如果你能准确地回答以上问题,那说明对 Swift 字符串的底层存储机制还是?较了解的。
?、1 个字符串变量占?多少内存?

?法 1:MemoryLayout
?先,可以借助 Swift ?带的 MemoryLayout 来测试?下技术图片
?法 2:汇编
另外,我们也可以借助?个强有?的底层分析助?—汇编语?,来窥探?下 String 的底层存储实际上分析其他语法、系统库的底层,都可以借助汇编语?

?如多态的原理、泛型的原理、Array 的底层、枚举的底层等等
另外,不仅仅是 Swift,C、C++、OC 的底层分析,依然可以借助汇编语?
毕竟你写的每??有效代码,最终都是要转成机器指令(0 和 1)
?机器指令是跟汇编指令??对应的,每?条机器指令都能翻译成与之对应的汇编指令
能读懂汇编指令,就相当于能读懂机器指令,知道 CPU 具体在?嘛(操作了什么寄存器,操作了哪块内存)
本教程的代码是直接跑在 Mac 的命令?(CommandLineTools)项?上
因此展示的汇编代码是基于 X64 的 AT&T 格式汇编,并? iOS 真机设备的 ARM 汇编其实不同种类的汇编之间有极?的相似性,只是有些指令的叫法不?样
跟微软的 Visual Studio ?样,Xcode 也内置了?常?便的反汇编功能,可以轻松查看每?句代码对应的汇编指令,打开反汇编界?的步骤如下
在某??需要调试的代码打上断点(反汇编界?会在断点调试状态下显示出来)

菜单: Debug >

译为汇编,

技术图片
译为反汇编

运?程序,看到反汇编界?技术图片

如果你的反汇编经验??,根据第 16、17 ?的汇编就可以推敲出来,String 是占? 16 个字节因为它?了 rax、rdx 寄存器存放字符串 str 的内容,? rax、rdx 都是 8 字节的
汇编的内容太多了,因为时间和篇幅关系,?章?并不会对每?句汇编指令进?详细地讲解,更多的是 想说明汇编的重要性。
三、字符串的底层存储

窥探内存
此前我写了个可以窥探 Swift 变量内存的??具:https://github.com/CoderMJLee/Mems 现在?它来窥探下字符串的 16 字节??,究竟存储着什么数据
默认情况下按照 8 个字节?组来显示内存数据

传递参数

是按照 1 个字节?组来显示内存数据

技术图片

字符 ‘0‘~‘9‘ 的 ASCII 值是 0x30~0x39,认真观察最初 str1 的 16 个字节数据,你发现了什么?
它直接将所有字符的 ASCII 值存储在 str1 的 16 字节中
最后 1 个字节 0xea 中的 0xa 就是字符的数量,也是共 10 个字符
拼接

技术图片

可以发现,当对 str1 进?拼接 "ABCDE" 的时候
它最终是将 "0123456789ABCDE"?五个字符的 ASCII 值都存储在了 str1 的 16 字节中最后 1 个字节 0xef 中的 0xf 就是字符的数量,也是共 15 个字符
可以看得出来,?前 16 个字节已经存满了,那如果再拼接 1 个字符呢?技术图片
可以看到,str1 ??存储的数据发?了?常?的变化,每?个字符的 ASCII 值不?了, 那??的 16 字节具体是什么含义呢?
所有字符(‘0‘~‘9‘、‘A‘ 到 ‘F‘)的 ASCII 值?存到哪去了呢?
其他情况
如果?开始初始化的时候(未拼接之前),字符串的内容就是超过 15 个字符呢?技术图片
相信你能猜到是这个结果
这 16 个字节??并没有出现任何?个字符的 ASCII 值

?且这 16 个字节跟

还是有所区别

虽然它们的字符串内容都是"0123456789ABCDEF" 如果对 str2 进?拼接操作

技术图片

不难发现:这时 str2 的 16 字节?发?了变化,跟
如何解决上述疑问?

是有点相似的

上述的种种疑问,光看打印出来的内存数据是?法解决的,但是都可以利?【!!!汇编!!!】来解 决,分析汇编指令,??就得出结论,因为?章的篇幅有限,平时?作也?较忙,我把上述问题的详细 剖析过程录制成了?达 2 个多?时的视频,有兴趣的朋友可以? 1.5~2 倍速度观看
链 接 :https://pan.baidu.com/s/1AkS3K1ZKP8zyxhlhLRaBkA 提取码:kzrk
视频对于没有汇编基础的朋友来说,可能会有点难度,最好挑?个头脑清醒的时间去观看
看完视频后,希望?家能够确切地感受到汇编语?的重要性,不要永远只停留在编写?级语?代 码、沉迷于语法糖的层?

四、最后
我们做的这么多,当然不仅仅是为了窥探字符串的底层。同数据结构与算法一样,汇编绝对是助你程序生涯更进一步的必备良方。不仅如此,掌握这些能力,你还能玩转软件破解、外挂,这是我此前?【汇编\C++】编写的?个外挂:https://github.com/CoderMJLee/SeemygoPVZCheat er
技术图片
在编程领域,字符串只是如同茫茫宇宙中的一颗行星,渺小而又伟大。等待我们发掘探索的东西还有很多。在未来,互联网还有更多领域需要编程完成。时代进步,软件也日新月异的发展,不学习就等于倒退,就会被时代淘汰。对程序员??,唯有不断的探索学习更多技术,才能在这?领域中纵横遨游。
如果你想提升自己的能力、升职加薪、突破瓶颈,那一定要学习更多有关汇编及数据结构与算法等相关信息。如果想要深入了解,欢迎××××××,这里不仅有与编程界大牛面对面的机会,更有?数免费编程技巧和技术提升秘籍,我们期待与您共同进步。

借汇编之力窥探String背后的数据结构奥秘

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