面试题

一个NSObject对象占用多少内存？

• 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）

对象的isa指针指向哪里？

• instance对象的isa指向class对象
• class对象的isa指向meta-class对象
• meta-class对象的isa指向基类的meta-class对象

OC的类信息存放在哪里？

• 对象方法、属性、成员变量、协议信息，存放在class对象中
• 类方法，存放在meta-class对象中
• 成员变量的具体值，存放在instance对象

Objective-C的本质

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

  
  
  image.png

• 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

  • xcrun -sdk iphoneos clang -arch arm64 -rewrite-objc OC源文件 -o 输出的CPP文件
  • 如果需要链接其他框架，使用-framework 参数。比如-framework UIKit

• 思考：一个OC对象在内存中是如何布局的？

  
  
  
  
  
  

• 思考：一个Person对象、一个Student对象占用多少内存空间？

  
  

实时查看内存数据

• Debug -> Debug Workfllow -> View Memory （Shift + Command + M）

  
  
• 也可以使用LLDB指令

2个容易混淆的函数

• 创建一个实例对象，至少需要多少内存？

#import <objc/runtime.h>
class_getInstanceSize([NSObject class]);

• 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);

LLDB

常用的LLDB指令

• print、p：打印
• po：打印对象
• 读取内存
  • 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
    • 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
  • 例如 x/3xw 0x10010,数量3、十六进制 、4字节，总共以16进制的格式输出12字节

OC对象的分类

• Objective-C中的对象，简称OC对象，主要可以分为3种
  • instance对象（实例对象）
  • class对象（类对象）
  • meta-class对象（元类对象）

instance

• instance对象就是通过类alloc出来的对象，每次调用alloc都会产生新的instance对象

  
  
• object1、object2是NSObject的instance对象（实例对象）
• 它们是不同的两个对象，分别占据着两块不同的内存
• instance对象在内存中存储的信息包括
  • isa指针

  • 其他成员变量

    
    
    
    
    
    

class

• objectClass1 ~ objectClass5都是NSObject的class对象（类对象）

• 它们是同一个对象。每个类在内存中有且只有一个class对象

  
  
• class对象在内存中存储的信息主要包括
  • isa指针
  • superclass指针
  • 类的属性信息（@property）、类的对象方法信息（instance method）
  • 类的协议信息（protocol）、类的成员变量信息（ivar）
  • ......

meta-class

Class objectMetaClass = object_getClass([NSObject class]); // Runtime API

• objectMetaClass是NSObject的meta-class对象（元类对象）
• 每个类在内存中有且只有一个meta-class对象
• meta-class对象和class对象的内存结构是一样的，但是用途不一样，在内存中存储的信息主要包括
  • isa指针
  • superclass指针
  • 类的类方法信息（class method）
  • ......

以下代码获取的objectClass是class对象，并不是meta-class对象

Class objectClass = [[NSObject class] class];

查看Class是否为meta-class

import "objc/runtime.h"
BOOL result = class_isMetaClass([NSObject class]);

isa

isa指针

• instance的isa指向class，当调用对象方法时，通过instance的isa找到class，最后找到对象方法的实现进行调用
• class的isa指向meta-class，当调用类方法时，通过class的isa找到meta-class，最后找到类方法的实现进行调用

class对象的superclass指针

• 当Student的instance对象要调用Person的对象方法时，会先通过isa找到Student的class，然后通过superclass找到Person的class，最后找到对象方法的实现进行调用

@interface Student : Person

@interface Person : NSObject

meta-class对象的superclass指针

• 当Student的class要调用Person的类方法时，会先通过isa找到Student的meta-class，然后通过superclass找到Person的meta-class，最后找到类方法的实现进行调用

  
  

isa、superclass总结

• instance的isa指向class
• class的isa指向meta-class
• meta-class的isa指向基类的meta-class
• class的superclass指向父类的class,如果没有父类，superclass指针为nil
• meta-class的superclass指向父类的meta-class,基类的meta-class的superclass指向基类的class
• instance调用对象方法的轨迹：isa找到class，方法不存在，就通过superclass找父类
• class调用类方法的轨迹：isa找meta-class，方法不存在，就通过superclass找父类

Class的结构

isa指针

• 从64bit开始，isa需要进行一次位运算，才能计算出真实地址

  
  

objc4源码下载

• https://opensource.apple.com/tarballs/objc4/

• class、meta-class对象的本质结构都是struct objc_class

窥探struct objc_class的结构