OC对象的本质

OC和C_C++OC和C_C++

• 一个NSObject对象占多少内存

NSObject *person = [[NSObject alloc] init];

也就是说person指针指向的这段内存空间,占有多少内存空间?
要想知道他在内存中占有多少空间，就要知道他在内存是怎么布局的，在内存中包含哪些内容，搞清楚这段代码的本质是什么，
我们平时编写的OC代码，底层实现其实都是C\C++代码,

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编译器会将C\C++转成汇编，然后再转成机器语言运行
所以Objective-C的面向对象都是基于C\C++的数据结构实现的
思考：Objective-C的对象、类主要是基于C\C++的什么数据结构实现的？
结构体

将Objective-C代码转换为C\C++代码

可以安装一个gotocell可以快速定位到终端
代码之后之间的转换肯定是编译器编译的结果，所以要用编译器相关的工具，这里使用使用的clang，clang是xcode内置的编译器llvm的编译器前端clang -rewrite-objc main.m -o main.cpp
因为我们生成文件是c和c++都有的所有最好生成CPP文件(c plus plus),
不建议直接用上面的来直接转，因为编译也要看我们要转成什么平台的代码，不同平台支持的代码肯定是不一样的，因为我们的代码会转成汇编，会变得运行要根据硬件不同来运行，所以我们只希望生成IOS平台来生成，
模拟器(i386) 32bit(armv7),64bit(arm64)xcrun -sdk iphoneos clang -arch arm64 -rewrite-objc OC源文件 -o 输出的CPP文件
没有指定架构的生成文件的大小3.5M，指定之后只有1M多，

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NSObject对象的内存本质

我们上面生成文件，就是想看看 [[NSObject alloc] init];他的本质是什么，
我们再相关的文件中可以找到NSObject_IMPL

struct NSObject_IMPL {
    Class isa;
};

如果将我们cpp拖进xcode项目，编译会报错，因为cpp是临时生成的，还有一个就是cpp文件也有一个main函数，一个程序只能有一个main函数，所有也会出错，
可以再Xcode的编译文件中，将cpp去掉，

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NSObject_IMPL他的意思就是NSObject Implementation，也就是一个NSObject的底层实现，
如果我们直接通过Xcode点进去看一下NSObject的实现可以发现

@interface NSObject <NSObject> {
#pragma clang diagnostic push
#pragma clang diagnostic ignored "-Wobjc-interface-ivars"
    Class isa  OBJC_ISA_AVAILABILITY;
#pragma clang diagnostic pop
}
@end
简化成
@interface NSObject {
    Class isa  ;
}
@end

OC的类他的底层实现就是结构体，C\C++的结构体支撑的OC的面向对象

• 问题一个OC对象内存中是如何布局的？
  NSObject的底层实现,头文件里面

  

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  底层实现

  

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  isa 我们可以按进去看一下，他的类型是这个样子,是一个指向结构体的指针

typedef struct objc_class *Class;

既然isa是一个指针那么他在64bit的机器占据8个字节，32bit4个字节，
所以alloc相当于给右边的结构体分配存储空间，分配完成之后，会又一个指针，指向我们的分配的这段空间，假设我们分配的空间isa的地址0x100400110

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class_getInstanceSize、malloc_size.

一个NSObject对象占多少内存？
根据我们上面代码分析，我们可能会觉得一个NSObject占用8个字节的内存，实际上不是，实际上是16个字节，但是他利用起来的只有8个字节的大小，我们可以用runtime来验证一下，class_getInstanceSize用来获取一个类的实力对象的大小，实例就是我们通过alloc出来的具体对象，malloc_size获得指针所指向的内存大小

//获得NSObject的实例对象的成员变量所占用的大小
       NSLog(@"%zu大小", class_getInstanceSize([NSObject class]));//8字节
       //获得指针所指向的内存大小
       NSLog(@"%zd", malloc_size(CFBridgingRetain(person)));// 16字节

苹果开源网站 opensource.apple.com->objc(https://opensource.apple.com/tarballs/objc4/)找到最新的进行下载
解压之后我们直接打开项目，搜索class_getInstanceSize查看源码发现，他会调用一个

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返回就是实例对象的成员变量的大小
实际内存中

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面试题回答

我们还是回到IOS的源码
通过alloc查看他是否真的是占用了16个字节，实际上调用了allocWithZone

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在它里面调用了calloc函数，这里需要传一个size参数,

size

所以一旦发现小于16他就会分配16个字节，因为他规定所有的对象最低是16个字节，这是corefoundation硬性规定的

• 一个NSObject对象占多少内存？

系统分配了16个字节给NSObject对象(通过malloc_size函数获得)
但NSObject对象内部只使用了8个字节的空间(64bit环境下，可以通过class_getInstanceSize函数获得)

窥探NSObject的内存

我们可以从另一个角度去验证他是否占了16个字节的内存,Xcode工具，打断点，查看对象的地址

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然后通过debug->debugworkflow->view memory

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因为内存使用的是16进制，所以两位占一个字节，
通过内存图我们可以看出来我们的对象在内存的分布形式,有颜色的部分就是我们的NSObject的内存分布，可以看出来，他只是用了前8个字节

内存分布16.png

我们也可以通过打断点之后使用 (lldb)调试器来进行调试

lldb常用的指令print、p：打印

po：打印对象
内存读取memory read/数量格式字节数 内存地址
x/数量格式字节数 内存地址
x/3xw 0x10010

• 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

• 修改内存中的值memory write 内存地址 数值
  memory write 0x0000010 10

使用例子

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Student的本质

@interface Student : NSObject{
    @public
    int _no; //4字节
    int _age;//4字节
    
}
@end

@implementation Student
@end

通过终端生成C++代码

struct NSObject_IMPL
{
    Class isa; //8字节
};
struct Student_IMPL {
    struct NSObject_IMPL NSObject_IVARS;
    int _no;
    int _age;
};

我们写的创建一个对象的方法

Student *student = [[Student alloc] init];
        NSLog(@"%zd", class_getInstanceSize([student class]));//16
        NSLog(@"%zd", malloc_size((__bridge const void *)(student)));//16
        student->_no = 12;
        student->_age = 15;

在内存中的分布图其实是这个样子的

student对象的内存结构

因为结构体的地址就是第一个成员变量的地址，所以Student的地址就是isa的地址，内存分布是连续的，接下来的4个字节存储的_no的值，再4个是age的值，
我们可以强制将student指针，转成结构体类型

struct Student_IMPL *stu = (__bridge struct Student_IMPL *)student;
        NSLog(@"no=%d,age=%d", stu->_no,stu->_age);//no=12,age=15

也可以正常的访问，进一步说明了，他本质上就是这个结构体类型

Student的内存结构

CPU从内存读取数据的方式分为大端和小端模式，IOS就是小端模式，读数据会从小的地址开始，所以他的四个字节是 04 00 00 00，

更复杂的集成模式

//Person
@interface Person:NSObject
{
    @public
    int _no;
}
@end

@implementation Person

@end
//Student
@interface Student:Person
{
    @public
    int _age;
}
@end

• 思考：一个Person对象、一个Student对象占用多少内存空间？

  

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  答案 都是16个字节

内存对其，结构的内存大小，必须是最大成员变量的倍数，

因为Person占居了16个字节，但是最后面的4个字节是空的所以当Student继承了之后，会把自己age放到最后面的4个空字节上面，因此，student还是占据了16个字节，

如果我们增加一个int类型的成员变量，就会占32，

@interface Student:Person //16
{
    @public
    int _age;//4
    int _weight;//4
}
@end

我们通过alloc init出来的实例对象，是不会存储方法的，他只存有成员变量的值，因为方法在内存中指存在一份就够了，不需要每个实例都存一份

回答疑问

计算内存地址，就是一个个的往后数，

12-内存分布注意点

@interface Dog : NSObject
{
    //struct NSObject_IMPL NSObject_IVARS;//8个字节
    int _no;//4
    int _age;//4
    int _height;//4
} //理论上他在内存的大小是24字节
NSLog(@"%zd", class_getInstanceSize([dog class]));//24
NSLog(@"%zd", malloc_size((__bridge const void *)(dog)));//32

因为malloc_size结果是32 ，这个是他在内存中被分配的大小，因为他内存对其的单位是16，所以malloc的空间必须是16的倍数.

13-alloc的size分析

在calloc函数中分配内存的时候，传入的size确实就是实力对象的内存大小，24，但是底层内部的实现，会将这个歌内存惊醒对其计算，返回一个对其之后的size在进行实际分配，对其之后就是32