ios内存管理（三）：继承体系中的内存布局

前面章节介绍了内存的分配与释放机制，没有从基类以及子类的视角出发，本节将从这个角度，梳理类在继承体系中的内存管理。

首先，来研究一下类成员变量在内存中的布局。

// .h文件
@interface ObjectA1 : NSObject
@property (nonatomic) NSInteger i1;
@property (nonatomic) NSInteger i2;
@property (nonatomic) NSInteger i3;
@property (nonatomic) NSInteger i4;
@end

// .m文件
@implementation ObjectA1
- (instancetype)init {
    if (self = [super init]) {
        _i1 = 0x1001;
        _i2 = 0x2002;
        _i3 = 0x3003;
        _i4 = 0x4004;
    }
    return self;
}

- (void)memoryTest {
    ObjectA1 *a1 = [[ObjectA1 alloc] init];
    NSLog(@"%@",a1);
}

在NSLog处设置断点，用memory read命令读取该对象的内存，如下：

(lldb) po a1
<ObjectA1: 0x60400025d2b0>
(lldb) memory read 0x60400025d2b0
0x60400025d2b0: 40 e0 99 0c 01 00 00 00 01 10 00 00 00 00 00 00  @...............
0x60400025d2c0: 02 20 00 00 00 00 00 00 03 30 00 00 00 00 00 00  . .......0......
(lldb) memory read 0x60400025d2d0
0x60400025d2d0: 04 40 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00  .@..............

现在调整ObjectA1对象的声明，改成如下：

@interface ObjectA1 : NSObject
@property (nonatomic) NSInteger i2;
@property (nonatomic) NSInteger i1;
@property (nonatomic) NSInteger i4;
@property (nonatomic) NSInteger i3;
@end

再次读取a1对象的内存，结果变成了：

(lldb) po a1
<ObjectA1: 0x604000056920>

(lldb) memory read 0x604000056920
0x604000056920: 40 70 da 05 01 00 00 00 02 20 00 00 00 00 00 00  @p....... ......
0x604000056930: 01 10 00 00 00 00 00 00 04 40 00 00 00 00 00 00  .........@......
(lldb) memory read 0x604000056930
0x604000056930: 01 10 00 00 00 00 00 00 04 40 00 00 00 00 00 00  .........@......
(lldb)

仔细观察，不难发现，类成员变量在内存中的布局，由其声明的顺序决定。编译器根据类成员变量的声明顺序，确定相应的偏移指针值。

下面来看继承时的内存分配，如下代码：

@interface ObjectA1 : NSObject
@property (nonatomic) NSInteger i1;
@property (nonatomic) NSInteger i2;
@end

@interface ObjectA2 : ObjectA1
@property (nonatomic) NSInteger i3;
@property (nonatomic) NSInteger i4;
@end
@implementation ObjectA1
- (instancetype)init {
    if (self = [super init]) {
        _i1 = 0x1001;
        _i2 = 0x2002;
    }
    return self;
}
@end

@implementation ObjectA2
- (instancetype)init {
    if (self = [super init]) {
        _i3 = 0x3003;
        _i4 = 0x4004;
    }
    return self;
}
@end

- (void)memoryTest {
    ObjectA2 *a2 = [[ObjectA2 alloc] init];
    NSLog(@"%@",a2);
}

在NSLog处设置断点，查看a2的内存布局，如下：

(lldb) memory read 0x608000055a50
0x608000055a50: 80 f0 d1 04 01 00 00 00 01 10 00 00 00 00 00 00  ................
0x608000055a60: 02 20 00 00 00 00 00 00 03 30 00 00 00 00 00 00  . .......0......
(lldb) memory read 0x608000055a70
0x608000055a70: 04 40 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00  .@..............

由上可知在内存中，基类的成员变量会放在本类的成员变量“前面”。假如不调用基类的初始化方法，会发生啥呢？

@implementation ObjectA2
- (instancetype)init {
    if (self) {
        _i3 = 0x3003;
        _i4 = 0x4004;
    }
    return self;
}

(lldb) po a2
<ObjectA2: 0x60000004e640>

(lldb) memory read 0x60000004e640
0x60000004e640: 78 40 d7 02 01 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00  x@..............
0x60000004e650: 00 00 00 00 00 00 00 00 03 30 00 00 00 00 00 00  .........0......
(lldb) memory read 0x60000004e660
0x60000004e660: 04 40 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00  .@..............

编译器给出了警告，执行后，可见为基类的成员变量分配了空间，布局不受影响，变化只是没有调用基类的初始化方法给成员变量赋初值。

综上，在给对象分配空间时，一定是先分配基类的存储区域，然后分配子类的存储区域，基类存储区域在头部，子类存储区域在尾部。初始化该区域时，没有严格的先后顺序，可以先初始化子类再初始化基类，只不过这样做只有坏处没有好处，除非有非常特殊的目的，否则都应该先初始化基类的变量，再初始化子类。

那么释放是如何进行的呢？其过程和初始化刚好相反。当对对象调用release方法后，如果引用计数为0，会调用对象的dealloc方法回收内存，一般，先释放自己的成员变量，然后调用[super dealloc]释放基类的成员变量。

最后，编译器并不会强制要求对象的初始化和释放顺序，只是给出了警告，但我们为什么要遵循先初始化基类、再初始化子类，先释放子类、再释放基类这种顺序呢？主要原因是子类可能会使用基类的成员变量。如果不按照这种顺序，在初始化时如果子类用到了基类的数据，就可能会出错；同理，如果先释放了基类的数据，再释放子类的数据时，如果还要用到基类数据，就可能会出错或导致crash。

ios内存管理（三）：继承体系中的内存布局

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