01 iOS底层原理 - OC对象本质探究

废话不多说，要了解OC对象的本质，先要明确一点，都有哪些是属于OC的对象：实例对象，类对象，元类对象。

一，Object-C对象

1. instance (实例对象)

即alloc出来的对象，都会有单独自己的内存地址。
实例对象存储的信息主要有：

isa指针
其他成员变量

2. class(类对象)

每个类在内存中有且只有一个class对象。
类对象存储的信息主要有：

isa指针
superclass指针
类属性信息、类的实例对象方法信息（值存储 -()xxx 这样的方法）
类协议信息、类成员变量信息（变量的类型和名称，不存储具体的赋值）

3. meta-class(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 +()xxx）

二，如何分析

大家都知道，OC最后要执行，都会转成机器语言（二进制），但是在这个过程中，还做了哪些转换呢？
其实，OC到机器语言，中间还经历了c/c++、汇编语言，最后才到机器语言的。具体看看下面这个图：

image.png

在这里我们主要分析的是：OC到c/c++这一层的转换，看看oc的类、对象所占内存、系统分配内存、及内存信息等
具体怎么操作呢？

1. 按照图示，将工程目录cd 到终端

image.png

第一个红框就是程序的main函数，程序的主入口

2. 在终端上输入

clang -rewrite-objc main.m -o main.cpp

表示重写main.m文件，最后输出为main.cpp文件

image.png

main.cpp中就是最终转换成C/C++的代码，只不过这种转换是全平台的转（ win、iphone、Mac），我们并不需要所有的平台只需要iphone即可

3. 可以在终端敲入下面命令，可以生成只支持ios平台的c/c++代码

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

表示在xcode工具下运行 iphone平台，编译arm64架构，重写 mai.m文件，输出到 main-arm64.cpp文件
ios上的架构：模拟器（i386）,32bit(armv7)，64bit(arm64)

image.png

三，OC对象本质，具体分析

1. 先看看NSObject 转成 C/C++后，长啥样了

按照下图所示，找到相应代码，发现，这哥们最后变成了一个结构体
在这个文件里面搜所，大家会发现，好多基于NSObject的结构体，这就说明
【oc的对象、类主要是基于C/C++的结构体实现的】

struct NSObject_IMPL {
    Class isa; // 这是一个指针，内存大小是8个字节
};

image.png

2. 看一道面试题

面试题:
一个 NSObject 对象占用多少内存？
可以理解为，它本身占了多少内存，系统给分配了多少内存
答案：系统分配了16个字节给NSObject对象(通过malloc_size函数获得），但是NSObject内部只使用了8字节空间(通过class_getInstanceSize函数获得)

我们已经知道了oc对象、类是基于c/c++的结构体数据类型实现的
所以，NSObject本身至少占8字节的内存，但是实际占多少呢，系统又给分配多少呢，看下面的例子

// 导入头文件
// #import <objc/runtime.h>
// #import <malloc/malloc.h>

        NSObject *obj = [[NSObject alloc]init];
        // 获取NSObject类的实例对象的成员变量所占用的大小，就是真正利用的 8 字节
        // Class's ivar size rounded up to a pointer-size boundary.
        NSLog(@"%zd", class_getInstanceSize([NSObject class]));

        // 获取obj所指向内存的大小，就是系统分配的有 16 字节
        // 搜索 allocWithZone 可以查看
        // CF requires all objects be at least 16 bytes.
        NSLog(@"%zd", malloc_size((__bridge const void *)(obj)));

从上面的例子中我们可以看出，可以通过两个函数来获取实际占用内存和系统分配内存的大小
可以在 https://opensource.apple.com/tarballs/objc4/ 查看 objc的源码, 就知道了 class_getInstanceSize 和 malloc_size 的本质

四，总结

OC对象、类是基于c/c++的设么数据结构实现的

主要是基于结构体实现的，这个可以通过查看源码验证
只要大家抓住这个本质，就会很容易分析出来一个实例对象到底站用多少内存，存储的信息都有哪些

思考：如果创建一个基于NSObject的类，里面有几个成员变量，再来分析一下内存结构，看看有什么不同的

01 iOS底层原理 - OC对象本质探究