第三节课 OC对象原理(下)
全篇开始之前我们想一个问题，研究了这么久对象，究竟什么是对象呢？？
对象本质以及拓展
Clang
探索对象的本质前，我们先了解一个编译器：clang
Clang是一个C语言、C++、OC语言的轻量级编译器。源代码发布于BSD协议下。Clang将支持其普通lambda表达式、返回类型的简化处理以及更好的处理constexpr关键字。
clang是一个由Apple主导编写，基于LLVM的C/C++/OC的编译器
探索本质
1、在main中自定义一个类LGPerson，有一个属性name
@interface LGPerson : NSObject
@property (nonatomic, copy) NSString *name;
@end
@implementation LGPerson
@end
2、通过终端，利用clang将main.m编译成 main.cpp
clang -rewrite-objc main.m -o main.cpp
3、打开编译好的main.cpp，找到LGPerson的定义，发现LGPerson在底层会被编译成struct 结构体
我们可以看到，这是一个结构体，里面嵌套了一个结构体，结构体能够继承嘛？其实是可以的，但是是属于
伪继承，伪继承的方式是直接将NSObject结构体定义为LGPerson中的第一个属性，意味着LGPerson拥有NSObject中的所有成员变量。
LGPerson_IMPL中的第一个属性，其实就是isa，是继承自NSObject，
通过上图我们可以看到成员变量是Class isa。通常叫isa叫做isa指针，那么这里的Class应该是个指针类型，在main.cpp文件中全局搜索*Class。代码如下
LGPerson的类型是objc_object，在OC层面 我们的LGPerson是继承NSObject，其实在下层真正的实现就是objc_object。
对象的本质拓展
在刚才看class的过程中，还发现了两个东西
熟悉的id和SEL。常用的id原来是一个objc_object结构体指针，这就解释了id修饰变量和作为返回值的时候为什么不加*，下面的SEL也是结构体指针这个也是之前不知道的呢，就稍微了解下吧~
在稍下面一点我们看到一些奇奇怪怪的一些东西
这其实就是我们的
Get方法和Set方法，但是参数部分呢？我们可在OC中没有看到，这其实就 是我们的隐藏参数。这个
Get方法中的参数self+OBJC_IVAR_$_LGPerson$_name这一步就是我们之前讲过的，要获取一个类的对象的地址，是通过获取类的首地址+对象的偏移量的方法来最终取得对象的。
小结
所以从上述探索过程中可以得出：
-
OC对象的本质其实就是结构体 -
LGPerson中的isa是继承自NSObject中的isa
联合体位域拓展补充
位域(位段)
位域：在C语言中允许在一个结构体中以位为单位来指定其成员所占内存长度，这种以位为单元的成员称为位域。
struct HZMCar1 {
BOOL front; // 0 1
BOOL back;
BOOL left;
BOOL right;
};
struct HZMCar1 car1;
NSLog(@"%ld",sizeof(car1));
<--打印输出-->
4
在开发当中遇到这种情况，其实BOOL就只有两种情况，但是却使用了4个字节32位，其实我们只用4位就可以了，这样我们就只使用了1字节，还有3字节其实是浪费的。接下来我们进行改进一下
struct HZMCar2 {
BOOL front: 1;
BOOL back : 1;
BOOL left : 1;
BOOL right: 1;
};
struct HZMCar2 car2;
NSLog(@"%ld",sizeof(car2));
<--打印输出-->
1
其实就是指定对象所占内存长度
联合体(共用体)
struct LGStudent {
char *name;
int age;
double height ;
};
union LGStudent2 {
char *name;
int age;
double height ;
};
struct LGStudent student;
student.name = "HZM";
student.age = 18;
union LGStudent2 student2;
student2.name = "HZM";
student2.age = 18;
NSLog(@"%ld-%ld",sizeof(student),sizeof(student2));
<--打印输出-->
24-8
首先我们能观察到，同样的成员变量，内存大小天差地别，这是为什么呢？我们来通过断点查看下。
可以看到联合的成员变量在
未赋值的情况下是一块脏数据、脏内存，当第二个变量被赋值的时候又将第一个变量清理了，所以联合体的各种变量互斥，每次只能赋值一个，这样就可以接受大幅空间，这也就是我们之前看到的为什么联合体的内存大小比较小的原因。
小结：
位域和联合体对比
位域：优点是所有变量可以共存，缺点是内存空间粗放，不管用不用，都分配
联合体：优点是内存更精细灵活，节省空间，缺点是各种变量互斥
isa的类型 isa_t
以下是isa指针的类型isa_t的定义，从定义中可以看出是通过联合体（union）定义的。
union isa_t { //联合体
isa_t() { }
isa_t(uintptr_t value) : bits(value) { }
//提供了cls 和 bits ，两者是互斥关系
Class cls;
uintptr_t bits;
#if defined(ISA_BITFIELD)
struct {
ISA_BITFIELD; // defined in isa.h
};
#endif
};
isa_t类型使用联合体的原因也是基于内存优化的考虑，这里的内存优化是指在isa指针中通过char + 位域（即二进制中每一位均可表示不同的信息）的原理实现。通常来说，isa指针占用的内存大小是8字节，即64位，已经足够存储很多的信息了，这样可以极大的节省内存，以提高性能
从isa_t的定义中可以看出：
-
提供了两个成员，
cls和bits，由联合体的定义所知，这两个成员是互斥的，也就意味着，当初始化isa指针时，只有一个变量有值- 通过
cls初始化，bits无默认值 - 通过
bits初始化，cls有默认值
- 通过
-
还提供了一个结构体定义的
位域，用于存储类信息及其他信息，结构体的成员ISA_BITFIELD，这是一个宏定义，有两个版本__arm64__（对应ios 移动端） 和__x86_64__（对应macOS），以下是它们的一些宏定义，如下图
03-ISA_BITFIELD.png
nonpointer:表示是否对isa指针开启指针优化
0：纯isa指针，1：不止是类对象地址，isa中包含了类信息、对象的引用计数等
has_assoc:关联对象标志位
0：没有，1：存在
has_cxx_dtor:该对象是否有C++或者Objc的析构器，如果有析构函数，则需要做析构逻辑，如果没有，则可以更快的释放对象
shiftcls:开启指针优化的情况下，在arm64架构中有33位用来存储类指针，x86_64中占 44位
magic:用于调试器判断当前对象是真的对象还是没有初始化的空间
weakly_referenced:标志对象是否被指向或者曾经指向一个ARC的弱变量，
没有弱引用的对象可以更快释放。
deallocating:标志对象是否正在释放内存
has_sidetable_rc:当对象引用计数大于 10 时，则需要借用该变量存储进位
extra_rc:当表示该对象的引用计数值，实际上是引用计数值减 1
例如，如果对象的引用计数为 10，那么 extra_rc 为 9。如果引用计数大于 10， 则需要使用到上面的 has_sidetable_rc。
ISA_MASK
ISA_MASK是一个宏,一个掩码。__x86_64__ 的值等于 0x00007ffffffffff8ULL，__arm64__ 的值等于0x0000000ffffffff8ULL。通过x/4g p获取到的首位地址就是isa的值是0x001d800100008275，验证下0x001d800100008275&0x00007ffffffffff8ULL结果
对象通过 isa & 掩码 得到类的信息
isa的位运算
通过上面的学习我们已经知道了isa的shiftcls是用来存储类指针，所以我们降妖获取类指针其实也可以通过位运算来获取shiftcls的最终值。
通过上图我们发现，其实我们要获取的shiftcls正好在中间，左边有3位，右边有28位，那我们如果要获取的话就可以将shiftcls整体向左移3位，将多余部分挤出去，向右移20位，将左边的多余部分挤出去，最后左移17位恢复原位，这个时候剩下的不就是我们需要的shiftcls了。我们来验证下
可以看到位运算结束后的结果与我们输出的class相同。
