iOS底層原理總結--OC對象的本質(一)

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窺探iOS底層實現--OC對象的分類：instance、class、meta-calss對象的isa和superclass - 掘金

窺探iOS底層實現-- KVO/KVC的本質 - 掘金

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問題： 一個NSObject對象佔用多少個內存?

int main(int argc, char * argv[]) {
    @autoreleasepool {
        NSObject *obj = [[NSObject alloc]init];
        /// obj對象佔用了多少內存？
    }
}
return 0;

複製代碼

Objective-c的本質：

平時咱們編寫的Objective-c的代碼，底層的實現其實都是C/C++的代碼。

因此Objective-c 的面向對象都是基於C/C++的數據結構實現的。

思考問題： Objective-C的對象、類主要是基於C\C++的什麼數據結構實現的？

///> Student類
@interface Student: NSObject{
 @public
    int _no;
    int _age;
}
@end
@implementation Student

@end

int main(int argc, char * argv[]) {
    @autoreleasepool {
        NSObject *obj = [[NSObject alloc]init];
        /// obj對象佔用了多少內存？
    }
}
return 0;
複製代碼

若是Objective-c的對象轉成C/C++的代碼實際上最重轉成了C /C++的機構體。

那麼咱們怎麼把OC的代碼轉換成C/C++的代碼呢？

1. 終端進入到程序的目錄下：

   

2. 輸入命令行

   xcrun  -sdk  iphoneos  clang  -arch  arm64  -rewrite-objc  OC源文件  -o  輸出的CPP文件
   eg:
   xcrun -sdk iphoneos clang -arch arm64 -rewrite-objc main.m -o main-arm64.cpp 
   複製代碼

3. 而後機會生成一個main-arm64.cpp的文件 這裏面就是咱們的C/C++的實現。

4. 若是須要連接其餘框架，使用-framework參數。好比-framework UIKit

5. 在生成main-arm64.cpp 內搜索 NSObject_IMPL

   • NSObject_IMPL: NSObject Implementation
   • NSObject在內存中其實就是

///> NSObject_IMPL
struct NSObject_IMPL {
    Class isa; /// isa
};
複製代碼

NSObject的底層實現結構圖

上圖實際上NSObject對象中存在一個isa指針，isa指針在64位系統中佔用8個字節，在32位的系統中佔用4個字節，目前用的是64位系統，因此在咱們NSObject中isa指針會佔用8個字節。CLass isa的內部實現爲結構體。

/// class 其實就是一個指針 指向一個結構體的指針
  typedef struct objc_class *Class 
  
複製代碼

/// 建立並分配存儲空間
NSObject *obj = [[NSObject alloc]init];
複製代碼

假設咱們NSObject對象分配了一塊存儲空間，假設以後8個字節，在這8個字節中咱們只放了isa指針，假設咱們的isa的地址爲0x100400110，這個isa的地址就是結構體的地址。因此說obj的地址就是0x100400110。

NSObject佔用的內存

#import <malloc/malloc.h>
#import <OBJC/runtime.h>
///> main
int main(int argc, char * argv[]) {
    @autoreleasepool {
        NSObject *obj = [[NSObject alloc]init];
        ///> 得到NSObject類的實例對象的大小
        NSLog(@"%zd", class_getInstanceSize([NSObject class]));
        ///> 獲取obj指針指向內存的大小
        NSLog(@"%zd", malloc_size((__bridge const void *)obj));        
        
        
        /**輸出結果 8 16 */ 
    }
    return 0;
}
複製代碼

• 首先咱們用的Runtime的 class_getInstanceSize()方法去查看 NSObject類的實例對象的大小

  • 傳入 類 class
  • 注意： Instance 實例，返回一個類的實例大小佔用了內存空間的大小爲8

• 而後咱們用malloc_size的方法去查看obj指針指向內存的大小 爲16；

  • 傳入obj的指針（會有錯誤提示 而後寫上橋接就行了(__bridge const void *) ）

malloc_size 爲何是16接下來咱們能夠去查看源碼去解決問題： 源碼地址：Source Browser:OBJective-c源碼 找到objc4，下載版本號最大的就是最新的源碼去查看

alloc本質調用的是allocWithZone。 在源碼中搜索allocWithZone

在底層代碼中間咱們找到allocWithZone的底層方法。發現obj是由class_cerateInstance(cls,0)建立出來的。

而後咱們在進入_class_createInstanceFromZone(cls, extraBytes, nil);

進入後會看到calloc(1,size)的alloc的實現代碼，傳入了一個size，size是instanceSize(extraBytes)獲得的，咱們再次進入

規定對象的字節至少是16個字節， 當咱們的分配的size值小於16是 會把size設置爲16 咱們size傳進來的就是alignedInstanceSize() 就是咱們傳進來的實例變量的大小 爲8 因此當小於16的時候底層代碼中返回的就是16 ， 因此分配的內存大小至少是16。

• 一個NSObject對象佔用多少內存？
  • 系統分配了16個字節給NSObject對象（經過malloc_size函數得到）
  • 但NSObject對象內部只使用了8個字節的空間（64bit環境下，能夠經過class_getInstanceSize函數得到

自定義NSObject 佔用的內存

#import <malloc/malloc.h>
#import <OBJC/runtime.h>
///> Student類
@interface Student: NSObject{
    @public
    int _no;
    int _age;
}

///> 實際底層的結構體 結構
//struct Student_IMPL{
// Class isa,
// int _no,
// int _age;
//}
@end

@implementation Student
@end

///> main
int main(int argc, char * argv[]) {
    @autoreleasepool {
        NSObject *obj = [[NSObject alloc]init];
        Student *stu = [[Student alloc]init];
        stu->_no = 4;
        stu->_age = 5;
        NSLog(@"no:%d, age:%d",stu->_no, stu->_age);
        NSLog(@"%zd", class_getInstanceSize([Student class]));
        NSLog(@"%zd", malloc_size((__bridge const void *)stu));        
        
        /**輸出結果 no:4, age:5 16 16 */ 
    }
    return 0;
}
複製代碼

• 當咱們自定義一個NSObject的時候實際底層會有三個成員變量，isa指針佔用8個字節，_no佔用4個字節 _age真用4個字節，因此咱們最後的結果爲 16，16

思考： 若是個人Student有三個成員變量 那麼會佔用對少個字節？

class_getInstanceSize([Student class]) 的輸出是多少？

malloc_size((__bridge const void *)stu的輸出是多少？

#import <malloc/malloc.h>
#import <OBJC/runtime.h>
///> Student類
@interface Student: NSObject{
    @public
    int _no;
    int _age;
    int _gender;
}

///> 實際底層的結構體 結構
//struct Student_IMPL{
// Class isa,
// int _no,
// int _age;
// int _gender;

//}
@end

@implementation Student
@end

///> main
int main(int argc, char * argv[]) {
    @autoreleasepool {
        NSObject *obj = [[NSObject alloc]init];
        Student *stu = [[Student alloc]init];
        stu->_no = 4;
        stu->_age = 5;
        stu->_gender = 0;
        NSLog(@"%zd", class_getInstanceSize([Student class]));
        NSLog(@"%zd", malloc_size((__bridge const void *)stu));        
        
        /**輸出結果 24 32 */ 
    }
    return 0;
}
複製代碼

• 最重的輸出結果爲：
  • class_getInstanceSize： 24
  • malloc_size： 32

isa:佔用8個字節，_no:佔用4個字節，_age:佔用4個字節， _gender:佔用4個字節, 不該該是一共佔用了20個本身嗎？爲何是24個呢？

爲何會是24和32呢？？？？ 窺探iOS底層實現--OC對象的本質(二) - 掘金

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• 文章總結自MJ老師底層視頻。