一个Objective-C对象占用内存空间原理分析

Objective-C对象的本质

我们知道Objective-C代码,底层实现其实都是C\C++代码,所以这里为了窥探Objective-C的本质,我们可以将Objective-C代码转换为C\C++代码

(PS:在这里我指定了架构为arm64)

(PPS:如果需要连接其他框架,需要使用-framework参数。比如-framework UIKit):

xcrun -sdk iphoneos clang -arch arm64 -rewrite-objc OC源文件 -o 输出的CPP文件

OC对象的本质

// NSObject 的底层实现
struct NSObject_IMPL {
 Class isa;
};
​
// isa 本质就是一个指向 objc_class 结构体的指针
typedef struct objc_class *Class;

可以得出,其实NSObject的对象和类主要是基于C/C++的结构体来实现的。

OC对象的内存分配

那么isa的本质是一个指针,一个NSObject对象中,只包含一个isa指针,那么在32位的环境下,一个NSObject对象,在32位的环境下,应该是占4个字节,在64位的环境下,应该占8个字节。然而实际上并非如此,下面来分析一下OC对象实际的占用内存的情况。

获取内存大小函数调用

这里先说两个函数:

1.如下函数调用之后,输出的size为8,表示的是,创建一个实例对象,至少需要多少内存?

#import <objc/riuntime.h>
// 获得 NSObject 实例对象的成员变量所占用的大小 >> 8
class_getInstanceSize([NSObject class]);

2.如下函数调用之后,输出的size为16,表示的是,创建一个实例对象,实际分配了多少内存?

#import <malloc/malloc.h>
// 获得 obj 指针所指向内存的大小 >> 16
malloc_size((__bridge const void *)obj);

我们可以通过Xcode的调试器,查看实时内存。

1

从如下调试内容中,我们可以看到 objc 的内存地址是:objc -> 0x103c06e90

可以看出,NSObject 的实例对象 objc 在内存中,实际使用内存的大小确实是8个字节,但是系统给分配了16个字节。

2

OC源码分析

接下来通过苹果开源的源码来分析一下(源码下载地址如下):

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

class_getInstanceSize()

在源码中,我们搜索 class_getInstanceSize() 实现方法,实现方法如下图所示:

3

malloc_size()

4

allocWithZone

NSObject *objc = [[NSObject alloc] init];

上述实例化一个对象的方法,看出实际分配内存空间是由 alloc 方法分配的,我们在下载的 objc 的源码中搜索 allocWithZone 方法的实现。

5

层层点进去查看方法,最后通过注释和代码可以发现,CF:CoreFoundation,规定返回 size 最小为16

6

综上所述:

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)

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