匯編高手帶你玩轉字符串，快上車！

字符串或串(String)是由數字、字母、下劃線組成的一串字符。一般記為 s=“a1a2···an”(n>=0)。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）為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）。
String類型你一定不陌生，畢竟每一位coder都是從var str1 = “Hello World”過來的。
但它真的就只是如此嗎？聽我娓娓道來。
一、思考
在 Swift 開發使用字符串的過程中，你是否有思考過以下問題？
1 個字符串變量占用多少內存？
字符串 str1、str2 的底層存儲有什么不同？

如果對 str1、str2 進行拼接操作，str1、str2 的底層存儲又會發生什么變化？

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比較了解的。
二、1 個字符串變量占用多少內存？
方法 1：MemoryLayout
首先，可以借助 Swift 自帶的 MemoryLayout 來測試一下

方法 2：匯編
另外，我們也可以借助一個強有力的底層分析助手—匯編語言，來窺探一下 String 的底層存儲
實際上分析其他語法、系統庫的底層，都可以借助匯編語言
比如多態的原理、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）
而機器指令是跟匯編指令一一對應的，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 具體在干嘛（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 的命令行（CommandLineTools）項目上
因此展示的匯編代碼是基于 X64 的 AT&T 格式匯編，并非 iOS 真機設備的 ARM 匯編
其實不同種類的匯編之間有極大的相似性，只是有些指令的叫法不一樣
跟微軟的 Visual Studio 一樣，Xcode 也內置了非常方便的反匯編功能，可以輕松查看每一句代碼對應的匯編指令，打開反匯編界面的步驟如下
在某一行需要調試的代碼打上斷點（反匯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 譯為匯編， Disassembly 譯為反匯編

運行程序，看到反匯編界面

如果你的反匯編經驗十足，根據第 16、17 行的匯編就可以推敲出來，String 是占用 16 個字節
因為它用了 rax、rdx 寄存器存放字符串 str 的內容，而 rax、rdx 都是 8 字節的
匯編的內容太多了，因為時間和篇幅關系，文章里并不會對每一句匯編指令進行詳細地講解，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 變量內存的小工具：https://github.com/CoderMJLee/Mems
現在用它來窺探下字符串的 16 字節里面，究竟存儲著什么數據
Mems.memStr(ofVal:) 默認情況下按照 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，目前 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 里面存儲的數據發生了非常大的變化，每一個字符的 ASCII 值不見了，
那里面的 16 字節具體是什么含義呢？
所有字符（'0'~'9'、'A' 到 'F'）的 ASCII 值又存到哪去了呢？
其他情況
如果一開始初始化的時候（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 個字節里面并沒有出現任何一個字符的 ASCII 值
而且這 16 個字節跟 第27行的str1 還是有所區別
雖然它們的字符串內容都是"0123456789ABCDEF"
如果對 str2 進行拼接操作

不難發現：這時 str2 的 16 字節又發生了變化，跟 第27行的str1 是有點相似的
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無法解決的，但是都可以利用【！！！匯編！！！】來解決，分析匯編指令，立馬就得出結論，因為文章的篇幅有限，平時工作也比較忙，我把上述問題的詳細剖析過程錄制成了長達 2 個多小時的視頻，有興趣的朋友可以用 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，最好挑一個頭腦清醒的時間去觀看
看完視頻后，希望大家能夠確切地感受到匯編語言的重要性，不要永遠只停留在編寫高級語言代碼、沉迷于語法糖的層面。
四、最后
人們經常認為匯編語言的應用范圍很小，而忽視它的重要性。其實匯編語言對每一個希望學習計算機科學與技術的人來說都是非常重要的，是不能不學習的語言。
匯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）。學會匯編后，你在用高級語言編程時會更了解機器到底做了什么，可以通過修改高級語言的代碼來提高算法所不能提高的效率。
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