浅谈Objective-C对象一

在开发中不得不承认NSObject是个老祖宗,但是NSObject在内存中到底是什么东东呢,今天我们就扒一扒这个老祖宗。
我们在分析问题的同时,我也会提出几个问题。
废话不多说,直接开始用代码来说明。

NSObject

我们先创建一个很简单很干净的命令行项目,代码如下

#import <Foundation/Foundation.h>
int main(int argc, const char * argv[]) {
    @autoreleasepool {
        NSObject *obj = [[NSObject alloc] init];
        NSLog(@"%@",obj);
    }
    return 0;
}

众所周知,OC的底层其实就是C\C++,所以我们不妨把这个main.m的文件转为C++的代码瞅瞅有啥发现没。
打开终端,进入到main.m所在的目录下,借助XCode在真机arm64架构环境下的指令

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

将main.m文件编译成一个C++文件。然后打开main-arm64.cpp文件,可以看到有一个结构体struct NSObject_IMPL

struct NSObject_IMPL {
    Class isa;
};

struct NSObject_IMPL中只有一个Class类型的isa,我们继续找Class,可以看到Class是一个重定义的结构体指针,所以说isa其实就是一个结构体指针,在64位架构中一个指针占用8个字节。那isa到底是干嘛用的?别急,我们稍后说明。

typedef struct objc_class *Class;

问题1:NSObject对象在内存中占用多少内存呢?
问题2:NSObject对象在内存中是怎么布局的呢?
问题3:NSObject对象中的函数、协议方法、存放在哪里呢?
OK,我们看完了NSObject,我们继续看看自定义的子类又是什么情况。

自定义子类

新建一个Person对象,定义两个变量

@interface Person : NSObject
{
    @public
    int _age;
    int _weight;
}
@end
@implementation Person
@end
int main(int argc, const char * argv[]) {
    @autoreleasepool {
        Person *p = [[Person alloc] init];
        p->_age = 22;
        p->_weight = 80;
        NSLog(@"%p",p);
    }
    return 0;
}

继续使用上面的指令,看看Person的结构。

struct Person_IMPL {
    struct NSObject_IMPL NSObject_IVARS;
    int _age;
    int _weight;
}

很明显的知道Person的一个实例对象在内存中的布局,除了一个继承自父类的NSObject_IMPL结构体,还有两个成员变量,我们已经知道NSObject_IMPL结构体中只有一个isa指针,所有我们将Person_IMPL改造如下

struct Person_IMPL {
    Class isa;
    int _age;
    int _weight;
}

接下来,我们就验证Person实例在内存中,到底是不是这样的一个结构体。

int main(int argc, const char * argv[]) {
    @autoreleasepool {
        Person *p = [[Person alloc] init];
        p->_age = 22;
        p->_weight = 80;
        // 进行指针强转
        struct Person_IMPL *person = (__bridge struct Person_IMPL *)p;
        NSLog(@"_age:%d , _weight:%d",person->_age,person->_weight);
    }
    return 0;
}

将OC的指针,强转为结构体指针后,再通过结构体获取age和weight和Person实例赋值的数据是一样的。

log:浅谈NSObject对象[1631:219736] _age:22 , _weight:80

ok,到此我们已经证明了自定义对象的实例在内存中的布局除了一个isa指针,还有他的成员变量的值,没错,就是成员变量的值。那怎么证明我所说的呢?

通过XCode或者是lldb窥探对象的内存

XCode
XCode窥探内存.png

1.先打断点,然后通过View Memory查看。


View Memory.png

可能有人会问,age的位置不是16 00 00 00么。首先要明白,内存寻址是从大到小的,所以,age位存放的16进制应该是 0x00000016,同理weight也是如此。

lldb

memory read 数量格式字节数 内存地址
其中memory read可以替换为x,如下:
x 数量格式字节数 内存地址

注释

  • 数量:每次读取多少个数据
  • 格式:
    • x表示16进制
    • f浮点类型
    • d十进制类型
  • 字节数:
    • b 1个字节
    • h 2个字节
    • w 4个字节
    • g 8个字节

使用x/4xw 0x100426dd0调试,窥探的p的内存结果是:

0x100426dd0: 0x00001191 0x001d8001 0x00000016 0x00000050

总结
一个对象的实例在内存中的局部其实就是一个结构体,其中包含了一个isa指针和所有成员变量的,也会你还会有疑问对象中的对象方法、类方法、属性、协议等的存放位置。不着急,我们会在稍后的文章中继续来扒一扒这些东西,并且也会详细的说明isa的作用。
小的不才,如有bug请指正。

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