Objective - C 对象的本质(一) OC语言的本质及N

(一)OC语言的本质

• 其实我们编写的OC代码，底层实现都是C/C++代码

• Objective-C的面向对象都是基于C\C++的数据结构实现的

  
  语言转化流程

那么，是基于什么数据结构实现的呢？结构体

(1)将OC代码转换为C++代码

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

• xcrun Xcode run简写
• -sdk iphoneos 指定SDK 运行的OS平台
• clang 编译器的一种
• -arch arm64 声明架构代码(i386 、armv7 、arm64)
• -rewrite-objc 重写objc代码
• -o 输出
• 如果需要链接其他框架，使用-framework参数。如-framework UIKit

示例：

xcrun -sdk iphoneos clang -arch arm64 -rewrite-objc main.m -o main.cpp

(2)NSObject的本质

我们在.cpp文件中，找到这样一段代码，发现NSObject底层实现

struct NSObject_IMPL {//NSObject implementation
    Class isa;//很重要，后面会讲到
};

另外我们在OC文件中，找到NSObject头文件的定义

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

通过这个我们可以侧面证明，NSObject的底层实现是通过C/C++的结构体的数据结构实现的

isa指针如果不好理解的话，isa指针可以类比数组的首元素，数组的首元素的地址也就是数组的首地址

(2)NSObject的占用的内存大小

我们继续查看isa，发现是这么定义的

typedef struct objc_class *Class;

这是一个指向结构体的指针

如下面的代码，我们通过runtime和malloc的方法得到NSObject所占用内存大小的信息，为什么会有8和16的区别呢?

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

int main(int argc, const char * argv[]) {
    @autoreleasepool {
        // insert code here...
        
        NSObject *obj = [[NSObject alloc] init];
          
        //获得NSObject类的实例对象中成员变量所占内存的大小(内存对齐后)
        NSLog(@"%zd",class_getInstanceSize([obj class]));//8
        //获得obj指针所指向内存的大小
        NSLog(@"%zu",malloc_size((__bridge const void *)obj));//16
    }
    return 0;
}

查看runtime源码找到class_getInstanceSize方法

  size_t class_getInstanceSize(Class cls)
  {
    if (!cls) return 0;
    return cls->alignedInstanceSize();
  }
  //再深入查看，发现这一条解释 返回的是成员变量占用的内存大小
  // Class's ivar size rounded up to a pointer-size boundary.
  uint32_t alignedInstanceSize() const {
     return word_align(unalignedInstanceSize());
  }

而在NSObject调用alloc方法实际上allocWithZone方法，在runtime中最后调用的是_objc_rootAllocWithZone方法，我们深入查看，最后找到instanceSize方法，是指定对象内存大小的方法

NEVER_INLINE
id
_objc_rootAllocWithZone(Class cls, malloc_zone_t *zone __unused)
{
    // allocWithZone under __OBJC2__ ignores the zone parameter
    return _class_createInstanceFromZone(cls, 0, nil,
                                         OBJECT_CONSTRUCT_CALL_BADALLOC);
}

size_t instanceSize(size_t extraBytes) const {
        if (fastpath(cache.hasFastInstanceSize(extraBytes))) {
            return cache.fastInstanceSize(extraBytes);
        }

        size_t size = alignedInstanceSize() + extraBytes;
        // CF requires all objects be at least 16 bytes.
        //很重要！！！
        if (size < 16) size = 16;//如果不足16个字节，强制分配16个字节
        return size;
    }

所以也就能解释，系统给NSobject对象分配16个字节，实际使用到的只有8个字节，分别通过class_getInstanceSize函数和malloc_size函数可以知道

(3)容易混淆的两个函数

• class_getInstanceSize
• malloc_size
  上面用到了两个函数，很容易混淆他们之间的区别

1. 创建一个实例对象，(内存对齐后)至少需要多少内存？
   #import <objc/runtime.h>
class_getInstanceSize([NSObject class]);

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

(3)窥探NSObject的内存

也可以使用LLDB指令

(4)常用的LLDB指令

常用LLDB指令 读取内存方法不同 顺序会有区别(高高低低原则)

具体窥探内存方法以及LLDB指令的使用在 Swift-七、枚举类型 可选项也有讲述