OC中对象的本质

对象在C++层面的表现

我们先准备以下代码

@interface ELPerson : NSObject



@property (nonatomic, strong) NSString *ELname;



- (void)testfunction;



@end

用如下代码把他编译成c++代码

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

打开生成的.cpp文件，我们搜索一下，找到

struct ELPerson_IMPL {

    struct NSObject_IMPL NSObject_IVARS;

    NSString *_ELname;

};

我们继续搜索ELPerson_IMPL

struct NSObject_IMPL {

    Class isa;

};

他在c++层面就是这样一个结构体，里面并没有存储我们定义的方法。就是结构体指针isa。

NSObject在runtime中对应的源码为

/// Represents an instance of a class.

struct objc_object {

  Class _Nonnull isa OBJC_ISA_AVAILABILITY;

};

类对象的源码应该为

struct objc_class : objc_object {

  // Class ISA;

  Class superclass;

  cache_t cache;       // formerly cache pointer and vtable

  class_data_bits_t bits;  // class_rw_t * plus custom rr/alloc flags

。。。函数

}

objc_class继承objc_object，也就继承了isa。这里也说明：对象包含类对象和实例对象。

探寻ISA的实现

我们继续探究ISA，他的源码应该为如下：（x86_64架构精简代码说明）

union isa_t {

。。。//省略

  struct {
   uintptr_t nonpointer    : 1;                     \

   uintptr_t has_assoc     : 1;                     \

   uintptr_t has_cxx_dtor   : 1;                     \

   uintptr_t shiftcls     : 44; /*MACH_VM_MAX_ADDRESS 0x7fffffe00000*/ \

   uintptr_t magic       : 6;                     \

   uintptr_t weakly_referenced : 1;                     \

   uintptr_t unused      : 1;                     \

   uintptr_t has_sidetable_rc : 1;                     \

   uintptr_t extra_rc     : 8

  }

};

nonpointer在0位，表示是否对isa指针开启指针优化。0：纯isa指针，这里面直接存储Class、Meta-Class 对象的地址（没有使用位域）1：代表优化过的，使用了位域，里面包含位域里面的这些信息（类对象地址，isa包含了类信息、对象的引用计数等），想要得到类对象、元类对象，需要&上ISA_MASK（也可以使用地址平移）才能得到。

has_assoc在1位，表示关联对象标志位，0：没有，1：有。

has_cxx_dtor在2位，表示该对象是否有C++或者Objc的析构器，如果有析构函数，则需要做析构逻辑，如果没有，则可以更快的释放对象。

shiftcls在x86架构中占用3~46位，表示存储类指针的值。开启指针优化的情况下，在arm64架构中占用3~35位。

magic在x86架构中占用47~52位，在arm64架构中占用36~41位，用于调式器判断当前对象是真的对象还是没有初始化的空间。

weakly_referenced在x86架构中占用第53位，在arm64架构中占用第42位，标志对象是否被指向或者曾经指向一个ARC的弱变量，没有弱引用的对象可以更快释放。

unused在x86架构中占用第54位，在arm64架构中占用第43位，标志对象是否正在释放内存。

has_sidetable_rc在x86架构中占用第55位，在arm64架构中占用第44位，表示当对象引用计数大于10时，则需要借用该变量存储进位。

extra_rc在x86架构中占用56~63位，在arm64架构中占用45~63位，当表示该对象的引用计数值时，实际上是引用计数值减1，例如：如果对象的引用计数为10，那么extra_rc为9，如果引用计数大于10，则需要使用到has_sidetable_rc。

我们直接测试一下shiftcls位置是否是类的信息

(lldb)x/4gx per //打印对象地址，首地址为isa

0x10065c0d0: 0x011d8001000082e5 0x0000000000000000

0x10065c0e0: 0x0000000000000000 0x0000000000000000

(lldb) p/x per.class //打印类对象地址

(Class) $8 = 0x00000001000082e0 ELPerson

(lldb)p/x 0x011d8001000082e5 >> 3 << 20 >> 17 //算法在下面说明

(long) $9 = 0x00000001000082e0 //说明对象的isa里面包含类对象的地址信息

(lldb) 

位运算图解：

image

再打印一下二进制的内存情况，方便对照，如下：

(lldb) x/1gt per0x10065c0d0: 0b0000000100011101100000000000000100000000000000001000001011100101(lldb)