在开始分析isa前，我们得先搞清楚一个问题：对象是什么？即对象的本质是什么？要搞清这个问题我们还得先了解一下Clang。

一、Clang

1.Clang是什么

Clang是⼀个由Apple主导编写，基于LLVM的C/C++/Objective-C编译器。

2.Clang的使用

Clang的使用语法有很多，这里就不一一举例了，有兴趣的可以自行搜索，今天我们用到的语法如下：

//将目标文件编译成c++文件
clang -rewrite-objc main.m -o main.cpp

同时Xcode在安装的时候顺带安装了xcrun命令，xcrun命令在clang的基础上进⾏了⼀些封装，要更好⽤⼀些，用法如下：

//模拟器
xcrun -sdk iphonesimulator clang -arch arm64 -rewrite-objc main.m -o 
main-arm64.cpp
//手机
xcrun -sdk iphoneos clang -arch arm64 -rewrite-objc main.m -o main�arm64.cpp

简单了解完Clang，我们来使用看看吧。

二、对象的本质

1.使用上述clang语法，我们得到了一个cpp文件，如下图：

编译后得到的cpp文件

2.打开并搜索LGPerson，看一下编译前后有什么不同，如下图：

编译前后对比图

3.我们可以看到，编译后LGPerson变成了一个结构体（struct），并且定义的属性name变成了结构体的数据成员，同时还多了一个struct NSObject_IMPL NSObject_IVARS，并且也是一个结构体。

4.LGPerson继承自NSObject，它在编译后必然也是一个结构体，如下图：

编译后的NSObject

可以看到，这里是将NSObject结构体作为LGPerson的第一个数据成员，并且NSObject中有一个isa数据成员，这个属于伪继承，意味着LGPerson拥有NSObject中的所有成员，所以NSObject_IVARS就等效于isa。

总结：对象的本质其实就是结构体，LGPerson中的isa继承自NSObject的isa。

三、isa分析

在alloc探索中，核心三步中有一个initInstanceIsa方法，进入源码，发现调用的是initIsa方法，如下图：

isa的初始化

可以看到，isa是通过isa_t类型初始化的，那isa_t又是什么类型的呢？带着疑问，我们进一步探索，发现isa_t是一个联合体（union），那联合体又是什么呢？

1.联合体（union）

联合体（union）也叫共用体和结构体（struct）一样都是构造数据类型。

结构体

所有变量都是共存的，它们占用不用的内存，优点：容量大、成员间互不影响；缺点：不管用不用，都会为成员分配内存，浪费内存。

联合体

所有变量都是互斥的，它们共用一段内存，优点：节省内存空间；缺点：包容性弱，共用体使用了内存覆盖技术，同一时刻只能保存一个成员的值，即如果对新的成员赋值，就会把原来成员的值覆盖掉。

2.isa_t

isa_t的结构如下图：

isa_t的结构

可以看到，联合体中定义了两个成员cls和bits和一个结构体位域ISA_BITFIELD（用来存放类信息和其他信息）。

cls和bits说明这里有两种初始化方式：
1.通过cls初始化：即isa的初始化图中的isa = isa_t((uintptr_t)cls)
2.通过bits初始化：即else部分

3.位域

有些数据在存储时并不需要占用一个完整的字节，只需要占用一个或几个二进制位即可。基于这种的数据结构，就是位域。

这里ISA_BITFIELD就是一个位域，它有两个版本，分别对应__arm64__和__x86_64__，即iOS和macOS，如下图：

位域ISA_BITFIELD

1.nonpointer：表示是否对 isa 指针开启指针优化
0：纯isa指针
1：不⽌是类对象地址，isa 中包含了类信息、对象的引⽤计数等

2.has_assoc：是否关联对象标志位
0:没有
1:存在

3.has_cxx_dtor：该对象是否有 C++ 或者 Objc 的析构器
如果有析构函数（类似于OC中的dealloc）,则需要做析构逻辑,
如果没有,则可以更快的释放对象

4.shiftcls: 存储类指针的值
arm64:开启指针优化的情况下，在 arm64 架构中有33位⽤来存储类指针
x86_64:有44位用来存储类指针

5.magic：⽤于调试器判断当前对象是真的对象还是没有初始化的空间

6.weakly_referenced：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

7.deallocating：标志对象是否正在释放内存

8.has_sidetable_rc：当对象引⽤技术⼤于10时，则需要借⽤该变量存储进位

9.extra_rc：当表示该对象的引⽤计数值，实际上是引⽤计数值减 1
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

isa的存储分布如下图：

isa存储分布图

4.分析

我们跟随代码来到initIsa方法中，如下图：

isa的初始化

1.根据nonpointer参数为true，这里执行了else的操作，创建了newisa联合体，打印结果如下图：

赋值前的newisa

2.使用ISA_MAGIC_VALUE给bits进行赋值，看一下赋值后的结果，如下图：

赋值后的newisa

通过对比，发现这里给cls赋值0x001d800000000001，因为在给bits赋值时，会为cls追加默认值，但是为什么magic赋值了59呢?

打开计算器并输入0x001d800000000001，从47位开始读取6位，将59转二进制，发现都为111011，如下图：

59的由来

可以看出，这里进行了进制转换，将指针地址二进制，并从47位开始读取6位，再转换成十进制。但是为什么是从47开始呢？

根据赋值后的newisa图，前面有4个位域（nonpointer占1位，has_assoc占1位，has_cxx_dtor占1位，shiftcls占44位）共占了47位，所以magic从47位开始。

3.通过newisa.shiftcls = (uintptr_t)cls >> 3关联类信息。

isa关联到类

可以看到，这里shiftcls已经赋上了右移后得到的值536871986，同时cls也从默认值变成了LGPerson，实现了isa与类的关联。

这里需要注意两点：
为什么shiftcls需要强转类型？
因为此时，cls可能是个字符串，直接存储会导致无法识别，所以强转成uintptr_t（unsigned long类型）

为什么需要右移3位
因为shiftcls前面还有3个位域，为了避免影响它们，故右移将它们抹零。

isa结构分析