iOS—对象的本质（学习笔记）

只是小小记录一下，内容不完整

OC底层实现是c\c++，oc的面向对象都是基于c\c++实现
NSObject c++ 底层结构

struct NSObject_IMPL {
	//CLass 指针，64位占8个字节
	__unsafe_unretained Class isa;
};

//Class
typedef struct objc_class *Class

oc中的定义

@interface NSObject <NSObject> {

    Class isa  OBJC_ISA_AVAILABILITY;

}

//
typedef struct objc_class *Class;

一个NSObject对象占用多少内存？

系统分配了16个字节给nsobject对象(通过malloc_size函数获得)
通过查看alloc源码，可以看到为NSObject对象分配内存时，硬性规定至少为16字节
但NSObject对象实际只使用8个字节（64位环境下，通过class_getInstanceSize获得，其实际调用的函数如下，从注释中可知这是成员变量的大小，返回的是内存对齐后的大小）
返回内存对齐


#import <Foundation/Foundation.h>
#import <objc/runtime.h>
#import <malloc/malloc.h>

@interface Student : NSObject

@property (nonatomic, assign) char num;
@property (nonatomic, assign) int age;

@end

@implementation Student

@end


int main(int argc, const char * argv[]) {
    @autoreleasepool {
//        // insert code here...
  
        Student *stu = [[Student alloc] init];
		stu.age = 10;
        stu.num = 'a';
        
        //class_getInstanceSize返回的是类的对象的成员变量所占内存大小（对齐过的）
        NSLog(@"%lu", class_getInstanceSize([Student class]));
		
		//返回stu指针所指向的内存大小
        NSLog(@"%lu", malloc_size((__bridge const void *)stu));
        
    }
    return 0;
}

//打印结果
//2021-07-21 16:19:36.975209+0800 对象的本质[27424:2825069] 16
//2021-07-21 16:19:36.977476+0800 对象的本质[27424:2825069] 16



//转为c++， Student本质
struct Student_IMPL {
	struct NSObject_IMPL NSObject_IVARS;   //只有isa， 8个字节
	char _num;  //1
	int _age;   //4
};

//NSOject本质
struct NSObject_IMPL {
	__unsafe_unretained Class isa;
};

在这里插入图片描述
分别存储着num，age（16进制， iOS是小端模式，内存读取要反着读）

!!!内存对齐结构体嵌套学习！！！！！

结构体内存对齐原则：

第一个成员从偏移量为0开始存储，其余成员从地址为自身大小的整数倍开始存储。
成员为结构体时，该结构体从地址为其最大成员的整数倍开始存储
结构体的总大小，即sizeof()出来的结果是其最大成员大小的整数倍。

补充

获取内存大小
sizeof:操作符：
传入数据类型，输出内存大小。编译时固定，只与类型相关，与具体数值无关。(如：bool 2字节,int 4字节,对象(指针)8字节)
class_getInstanceSize: runtime的api,传入对象,输出对象实际所占的内存大小，本质是对象中成员变量的大小。与sizeof()返回值相同。
malloc_size:
获取系统实际分配的内存大小
有一个对齐的概念，与内存对齐概念不同，为oc对象分配的内存大小为16字节倍数，空间换时间，以16字节为一块，这就保证了CPU在读取的时候，按照块读取就可以，效率更高，同时还不容易混乱。（）

oc对象的分类

instance对象，实例对象
在内存中存储的信息有isa、成员变量的具体值
class对象，类对象
类对象在内存只有一份

在这里插入图片描述

类对象存储的内容为
isa指针、superclass指针
类的属性信息、类的对象方法信息
类的协议信息、类的成员变量信息
…

meta-class对象，元类对象
object_getClass获取元类对象，参数为类对象
注意：class方法返回的对象一定是类对象，不是元类对象
每个类只有一个元类对象

元类对象存储的内容：
isa、superclass指针
类方法
…

objc_getClass(<const char * _Nonnull name>)
参数为字符串类名，返回相应的类对象

object_getClass(id _Nullable obj)
参数为实例对象，返回类对象
参数为类对象，返回元类对象
参数为元类对象，返回NSObject（基类）

isa指针
实例对象isa指向类对象
类对象isa指向元类对象
元类对象isa指向基类的元类对象

实际上，在64bit开始，isa需要进行一次位运算即 isa & ISA_MASK，才能计算出指向的类或元类对象的真实地址
对于ISA_MASK的定义
在这里插入图片描述

在这里插入图片描述

struct objc_class的结构

//objc-runtime-new.h中

//继承的objc_object下面有复制部分 里面的成员只有isa
//
struct objc_class : objc_object {
  objc_class(const objc_class&) = delete;
  objc_class(objc_class&&) = delete;
  void operator=(const objc_class&) = delete;
  void operator=(objc_class&&) = delete;
   
    // Class ISA;
    Class superclass;
    cache_t cache;             // 方法缓存 formerly cache pointer and vtable
    class_data_bits_t bits;    // 用于获取具体的类信息 class_rw_t * plus custom rr/alloc flags

	...
}

struct objc_object {
private:
    isa_t isa;

public:
	...
	//一些方法
}

struct objc_class的结构可以简化为

struct objc_class {
   // Class ISA;
    Class superclass;
    cache_t cache;             // 方法缓存 formerly cache pointer and vtable
    class_data_bits_t bits;    // 用于获取具体的类信息 class_rw_t * plus custom rr/alloc flags

}

在这里插入图片描述