OC对象

我们平时编写的Objective-C代码，底层实现其实都是C\C++代码

执行过程

将Objective-C代码转换为C\C++代码
xcrun -sdk iphoneos clang -arch arm64 -rewrite-objc OC源文件 -o 输出的CPP文件
如果需要链接其他框架，使用-framework参数，比如-framework UIKit

xcrun -sdk iphoneos clang -arch arm64 -rewrite-objc main.m -o main-arm64.cpp生成 main-arm64.cpp 一般直接就那这个用了

clang -rewrite-objc main.m -o main.cpp 这种方式没有指定架构例如arm64架构其中cpp代表（c plus plus）

下面一起看一下NSObject的底层实现到底是怎样的
我们可以通过两种方式查看

main-arm64.cpp文件中查找

struct NSObject_IMPL {
    Class isa;
};

typedef struct objc_class *Class;

struct objc_object {
    Class _Nonnull isa __attribute__((deprecated));
};

OC对象的isa指针代表对象的首地址

image.png

一个OC对象占用多少内存？

NSObject *obj = [[NSObject alloc] init];
// 获得NSObject实例对象的成员变量所占用的大小 >> 8
NSLog(@"%zd", class_getInstanceSize([NSObject class]));
 // 获得obj指针所指向内存的大小 >> 16
NSLog(@"%zd", malloc_size((__bridge const void *)obj));

内存对齐原则：结构体的大小必须是最大成员大小的倍数（整数倍）

struct Person_IMPL {
    struct NSObject_IMPL NSObject_IVARS; // 8
    int _age; // 4
}; // 16
struct Student_IMPL {
    struct Person_IMPL Person_IVARS; // 16
    int _no; // 4
}; // 16

这个是个比较特殊的，因为上面这个结构体没有占满16个字节，所以_no会利用剩余的4个字节

struct Student_IMPL {
    Class isa;
    int _no;
    int _age;
};

@interface Student : NSObject
{
    @public
    int _no;
    int _age;
}
@end

@implementation Student

@end

int main(int argc, const char * argv[]) {
    @autoreleasepool {
        Student *stu = [[Student alloc] init];
        stu->_no = 4;
        stu->_age = 5;
        
        NSLog(@"%zd", class_getInstanceSize([Student class]));
        NSLog(@"%zd", malloc_size((__bridge const void *)stu));
        
        struct Student_IMPL *stuImpl = (__bridge struct Student_IMPL *)stu;
        NSLog(@"no is %d, age is %d", stuImpl->_no, stuImpl->_age);
    }
    return 0;
}

class_getInstanceSize方法我们在runtime源码中可以看到

size_t class_getInstanceSize(Class cls)
{
    if (!cls) return 0;
    return cls->alignedInstanceSize();
}

    // Class's ivar size rounded up to a pointer-size boundary.
    uint32_t alignedInstanceSize() {
        return word_align(unalignedInstanceSize());
    }

查看对象的内存

image.png

再来看一下allocWithZone的底层实现

image.png

进入下面的这个函数

static __attribute__((always_inline)) 
id
_class_createInstanceFromZone(Class cls, size_t extraBytes, void *zone, 
                              bool cxxConstruct = true, 
                              size_t *outAllocatedSize = nil)

其中有如下的方法调用

    size_t size = cls->instanceSize(extraBytes);

    size_t instanceSize(size_t extraBytes) {
        size_t size = alignedInstanceSize() + extraBytes;//对齐过的实例变量大小
        // CF requires all objects be at least 16 bytes.//CoreFund
        if (size < 16) size = 16;
        return size;
    }

if (size < 16) size = 16;由此可以得出苹果硬性规定的是16个字节

libmalloc ，系统分配内存源码
系统分配的内存，一般都是16的倍数

image.png

OC对象的分类

Objective-C中的对象，简称OC对象，主要可以分为3种

instance对象（实例对象）
class对象（类对象）
meta-class对象（元类对象）

instance对象

instance对象就是通过类alloc出来的对象，每次调用alloc都会产生新的instance对象

如果有两个对象object1、object2是NSObject的instance对象（实例对象）
它们是不同的两个对象，分别占据着两块不同的内存
instance对象在内存中存储的信息包括：

isa指针
其他成员变量

class对象

成员变量的描述信息，是在class对象中

        Class objectClass1 = [object1 class];
        Class objectClass2 = [object2 class];
        Class objectClass3 = object_getClass(object1);
        Class objectClass4 = object_getClass(object2);
        Class objectClass5 = [NSObject class];

类对象包括

objectClass1 ~ objectClass5都是NSObject的class对象（类对象）
它们是同一个对象。每个类在内存中有且只有一个class对象
class对象在内存中存储的信息主要包括

isa指针
superclass指针
类的属性信息（@property）、类的对象方法信息（instance method）
类的协议信息（protocol）、类的成员变量信息（ivar）
......

meta-class

objectMetaClass是NSObject的meta-class对象（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）
......
将类对象当做参数传入，获得元类对象
Class objectMetaClass = object_getClass(objectClass);

元类对象包括

元数据:描述数据的数据

查看Class是否为meta-class

#import <objc/runtime.h>
class_isMetaClass(objectMetaClass)

注意：以下代码获取的objectClass是class对象，并不是meta-class对象
class 这个oc方法返回的永远都是class对象，无法获取到元类对象，因为class方法的实现的特殊

/***********************************************************************
* object_getClass.
* Locking: None. If you add locking, tell gdb (rdar://7516456).
**********************************************************************/
Class object_getClass(id obj)
{
    if (obj) return obj->getIsa();
    else return Nil;
}

因为方法返回的是对象的isa指针所以

如果是instanse对象，返回class对象
如果是class对象，返回meta-class对象
如果是meta-class对象，返回NSObject的meta-class对象

runtime方法介绍

 1.Class objc_getClass(const char *aClassName)
 1> 传入字符串类名
 2> 返回对应的类对象
 
 2.Class object_getClass(id obj)
 1> 传入的obj可能是instance对象、class对象、meta-class对象
 2> 返回值
 a) 如果是instance对象，返回class对象
 b) 如果是class对象，返回meta-class对象
 c) 如果是meta-class对象，返回NSObject（基类）的meta-class对象
 
 3.- (Class)class、+ (Class)class
 1> 返回的就是类对象
 
 - (Class) {
     return self->isa;
 }
 
 + (Class) {
     return self;
 }

QA

Objective-C的对象、类主要是基于C\C++的什么数据结构实现的？

Objective-C的面向对象都是基于C\C++的数据结构实现的

为什么不将方法放到实例对象里面

因为只有一份就够了，多个对象只有成员变量才需要每个对象都有一份

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）

import <objc/runtime.h>

class_getInstanceSize([NSObject class]);//获取实例变量的内存占用

import <malloc/malloc.h>

malloc_size((__bridge const void *)obj);//系统为对象分配的内存

为什么要学习原理

1. 面试肯定是要问的
2. 了解本质可以更快学习新的框架
3. 学其他语言也一样

总结：
学习技巧：看源码---要有足够的只是储备，才能更好地看懂源码

苹果源码网站

OC对象的分类

instance对象

class对象

meta-class

runtime方法介绍

QA

import <objc/runtime.h>

import <malloc/malloc.h>