iOS底层原理探索—OC对象的本质

最新推荐文章于 2022-01-17 21:02:37 发布

Mars_iOS

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分类专栏：底层探索文章标签： iOS底层探索 OC对象的本质 isa指针实例对象类对象

本文链接：https://blog.youkuaiyun.com/m403180222/article/details/89381558

本文深入探讨了Objective-C（OC）对象的底层实现，从OC代码如何转化为C++，展示了OC对象、类的内存空间分布。OC对象主要分为实例对象、类对象和元类对象，每个都有其特定的内存结构和指针指向。通过实例分析了对象内存分配，包括isa指针和superClass指针的作用，解释了对象在64位环境下占据的内存大小，并介绍了类对象和元类对象的结构及信息存储。此外，文章还讨论了对象方法和类方法的调用路径，以及OC2.0之后的class结构变化。

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在探索OC对象的本质之前，我们要明白Objective-C的代码，底层的实现都是C/C++代码。
OC代码转化过程

而OC中的对象、类则是基于C/C++的结构体来实现的。

我们可以通过将创建好的OC文件，转化成C++文件来看一下OC对象的底层结构。

OC代码转换成C++

通过命令行将OC的main.m文件转换成C++，生成 main.cpp。

   clang -rewrite-objc main.m -o main.cpp 
/***rewrite代表 重写
   *-o代表 输出
   *cpp代表 c++(c plus plus)
**/

需要注意这种方式没有指定运行平台和架构模式，我们可以通过命令行设置参数，来指定运行平台和架构模式

   xcrun -sdk iphoneos clang -arch arm64 -rewrite-objc main.m -o main-arm64.cpp 
/***xcrun代表 xcode
   * iphoneos代表 运行在iPhone上
   *-arch代表 架构模式，arm64参数代表64位的架构模式
**/

生成的main-arm64.cpp 文件就是main.m转换c++后的文件，直接拖拽到工程中，就可以查看底层实现了。我们在main-arm64.cpp 文件中搜索NSObjcet，可以找到NSObjcet_IMPL（IMPL即 implementation 的缩写，代表实现）。

struct NSObject_IMPL {
    Class isa;
};

可以看到，NObject的底层实现就是一个结构体。我们进一步查看Class

typedef struct objc_class *Class;

我们发现Class其实就是一个指针，指向了objc_class类型的结构体。

OC对象内存空间

通过以上探索我们可以得出总结，OC中对象的底层实现都是通过C\C++的结构体实现的。那么一个OC对象占据了多少内存空间呢？下面让我们用代码实际验证一下。
NSObject对象占多少内存空间

通过代码我们创建了一个NSObject对象，分别调用了class_getInstanceSize和malloc_size方法来查看占据的内存空间。我们看到打印输出了8和16，这是怎么回事呢？
我们通过查看OC源码可知，class_getInstanceSize是返回类的成员变量占据内存的大小。而malloc_size是获取obj指针指向内存的大小
我们上文创建的NSObject对象obj的结构体只有一个成员：isa指针，而指针在64位架构中占8个字节，所以第一次打印输出了8。但是系统为obj对象分配了16个字节的内存，第二次打印输出16。
NSObject对象占据内存空间示意图