iOS开发-1.Objective-C&OC对象的本质

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原创 2022-02-20 18:59:52 2.2k 阅读 AI 写同款· GEO 优化 ›

1.我们平时编写的Objective-C代码，底层实现其实都是C\C++代码

a) 所以Objective-C的面向对象都是基于C\C++的数据结构实现的

请添加图片描述

2.Objective-C的对象类主要是基于C\C++的什么数据结构实现的？

a) 结构体

3.将Objective-C代码转换为C\C++代码

a) clang -rewrite-objc main.m -o main.cpp

b) 建议不要按照该上面的方式转换,编辑器将OC代码转成C++代码 依赖如下：
    1) 什么平台的代码
    2) 不同平台支持的代码肯定是不一样的(Windows、Mac、iOS)
    3) 最终C++代码是要转成汇编的，汇编代码是严重依赖硬件的(模拟器(i386)、32bit(armv7)、64bit(arm64))
    4) 如果需要链接其他框架，使用-framework参数。比如-framework UIKit

c) xcrun -sdk iphoneos clang -arch arm64 -rewrite-objc OC源文件 -o 输出的CPP文件

4.一个NSObject对象占用多少内存？

//TODO: 解读:创建一个NSObject对象，在内存中分配一段存储空间给这个NSObject对象，在用一个obj的指针指向这个对象
NSObject *obj = [[NSObject alloc] init];

那么对于对上面代码的解读就变成了这个指针所指向的内存存储空间有多大？

a) 系统分配了16个字节给NSObject对象(通过malloc_size函数获得)

b) 但NSObject对象只使用了8个字节的空间(64bit环境下,可通过class_getInstanceSize函数获得)

5.一个OC对象在内存中是如何布局的？

a) NSObject的底层实现
@interface NSObject {
    Class isa;
};
@end

// NSObject Implementation
struct NSObject_IMPL {
    Class isa;
};

b) Class是什么呢？
    1) typedef struct objc_class *Class; // 指向结构体的指针

    2) isa在内存中的地址就是结构体的地址

c) 那么指针所占所少内存？
8个字节(64bit)/4个字节(32bit)

d)
class_getInstanceSize([NSObject class]) // 获得NSObject实例对象的成员变量所占用的大小 ==> 8

e)
malloc_size((__bridge const void *)obj) // 获得obj指针所指向内存的大小 ==> 16

6.底层原理验证方式？

a) OC底层实现开源地址 // opensource.apple.com/tarballs

b) CoreFoundation内部规定最少分配16个字节

c) 可通过Xcode自带的工具Debug --> Debug Workflow --> View Memory (Shift+Command+M)
读取数据的方式，牵扯到大端 / 小端 iOS是小端模式，会从高地址开始读取，地址值比较大的地方

d) 也可以通过LLDB(动态调试器)指令
p : print(打印)
po : print object(打印对象)
memory read : 读取内存
x/数量、格式、字节数 内存地址
格式:
x是16进制，f是浮点，d是10进制
字节大小:
b：byte 1字节，h：half word 2字节
w：word 4字节，g：giant word 8字节
memory write:修改内存中的值(memory write 内存地址 数值)

e) 1个16进制位代表4个2进制位,2个16进制位代表8个2进制位,即一个字节

7.2个容易混淆的函数

a) 创建一个实例对象，至少需要多少内存？
#import <objc/runtime.h>
class_getInstanceSize([NSObject class]); // 返回的是内存对齐过后的成员变量的大小

b) 创建一个实例对象，实际分配了多少内存？
#import <malloc/malloc.h>
malloc_size((__bridge const void *)obj);

8.一个Person对象，一个Student对象占用多少内存空间？

a) Person底层的实现
struct NSObject_IMPL {
    Class isa; // 8个字节
}

struct Person_IMPL {
    struct NSObject_IMPL NSObject_IVARS; // 8个字节
    int _age; // 4个字节
} // 16 内存对齐：结构体的最终大小必须是最大成员内存大小的倍数，

struct Student_IMPL {
    struct Person_IMPL Person_IVARS; // 16
    int _no;
} // 16

b) Student底层的实现
struct NSObject_IMPL {
    Class isa; // 8个字节
}

struct Student_IMPL {
    struct NSObject_IMPL NSObject_IVARS;
    int _no;
    int _age;
}
==>
struct Student_IMPL {
    Class isa; // 0x100400110
    int _no; // 0x100400118
    int _age; // 0x10040011C
}

c) 那么stu的地址值是那个呢？
    1) 结构体首元素的地址值:0x100400110
就像数组的地址值就是数组首元素的地址值

d) 将stu指针转成底层实现的指针形式
    1) struct Student_IMPL *stuImpl =  (__bridge struct Student_IMPL *)stu;
再通过结构体指针去访问成员变量
NSLog(@"no is %d, age is %d", stuImpl->_no,stuImpl->_age);

9.思考题

a) 成员变量
    1) @interface Person : NSObject
{
    int _age; // 成员变量每个对象都有一份
}

b) 属性
    1) @property (nonatomic, assign) int height; // 增加一条属性 会生成getter&setter方法不会存在alloc出来的实例对象里面，他只需要一份就够了，放在类对象的方法列表里面
    
c) 多加一条属性的内存大小
    1) struct Person_IMPL {
    struct NSObject_IMPL NSObject_IVARS; // 8个字节
    int _age; // 4个字节
    int _height; // 4个字节
    int _no; // 4个字节
}
    2) sizeOf ==> 24 // 运算符在程序编译的过程中就会确定变成一个常数，不存在函数的调用
    
    3) class_getInstanceSize ==> 24 // 函数 在程序运行过程中
    
    4) mallocSize ==> 32 // 实际分配了多少内存
    
    5) 总结:我只需要24，但是实际返回了32，mallocSize实际调用calloc，结论：操作系统分配内存的时候也有对齐的概念，他会分配好，方便cpu更好的访问和管理Buckets size分配好，堆空间的内存管理，nano的分配方式最大1块是256，在iOS里面他返回的都是16的倍数；
    
    6) gnu的全称是gnu not unix not unix 开源组织 // 无论gnu还是苹果官方的做法分配内存对齐返回的都是16