iOS底层原理 - Objective-C的本质

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)

Objective-C的本质

我们平时编写的Objective-C代码,底层实现其实都是C\C++代码


屏幕快照 2019-10-16 01.22.04.png

所以Objective-C的面向对象都是基于C\C++的数据结构实现的

如何将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

一个OC对象在内存中是如何布局的?

NSObject的底层实现

 Student *stu = [[Student alloc] init];
 stu->_no = 4;
 stu->_age = 5;

struct NSObject_IMPL {
    Class isa;
};

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

创建一个实例对象,至少需要多少内存?

#import <objc/runtime.h>
class_getInstanceSize([NSObject class]);

创建一个实例对象,实际上分配了多少内存?

#import <malloc/malloc.h>
malloc_size((__bridge const void *)obj);

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)

1.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.

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

instance对象在内存中存储的信息包括
isa指针
其他成员变量

屏幕快照 2019-10-17 00.21.08.png

2.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)
......

image.png

3.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)
......

1.isa指针

屏幕快照 2019-10-17 00.24.58.png

instance的isa指向class
当调用对象方法时,通过instance的isa找到class,最后找到对象方法的实现进行调用

class的isa指向meta-class
当调用类方法时,通过class的isa找到meta-class,最后找到类方法的实现进行调用

2.class对象的superclass指针

屏幕快照 2019-10-17 00.26.35.png

当Student的instance对象要调用Person的对象方法时,会先通过isa找到Student的class,然后通过superclass找到Person的class,最后找到对象方法的实现进行调用

3.meta-class对象的superclass指针

屏幕快照 2019-10-17 00.27.38.png

当Student的class要调用Person的类方法时,会先通过isa找到Student的meta-class,然后通过superclass找到Person的meta-class,最后找到类方法的实现进行调用

所以我们可以对isa和superclass总结一下,用网上最经典的一张图片来说明一下


image.png
instance的isa指向class

class的isa指向meta-class

meta-class的isa指向基类的meta-class

class的superclass指向父类的class
如果没有父类,superclass指针为nil

meta-class的superclass指向父类的meta-class
基类的meta-class的superclass指向基类的class

instance调用对象方法的轨迹
isa找到class,方法不存在,就通过superclass找父类

class调用类方法的轨迹
isa找meta-class,方法不存在,就通过superclass找父类

class、meta-class对象的本质结构都是struct objc_class

窥探struct objc_class的结构

屏幕快照 2019-10-17 00.45.48.png

当然我们想要更深层次的了解类的本质还是需要自己去阅读源码 https://opensource.apple.com/tarballs/objc4/

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