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iOS-底层原理02-isa和类的结构分析

iOS-底层原理02-isa和类的结构分析

作者: 一亩三分甜 | 来源:发表于2020-10-05 11:05 被阅读0次

    《iOS底层原理文章汇总》

    [NSObject alloc]方法为什么没有走源码???

    0.gif

    如上图发现并没有走alloc的源码,通过汇编调试(Debug->Debug Workflow->Always Show Disassembly)发现调用了objc_alloc方法

    QQ20200928-153258@2x.png
    objc_alloc中断点,发现[NSObject alloc]中调用了
    // Calls [cls alloc].
    id
    objc_alloc(Class cls)
    {
        return callAlloc(cls, true/*checkNil*/, false/*allocWithZone*/);
    }
    

    那系统源码是在什么时候调用objc_alloc方法呢,我们不得而知(需要查看llvm)。在NSObject.mm源码中搜不到objc_alloc的被调用次数


    2.gif QQ20200928-172119@2x.png

    [DCPerson alloc]调用过程中,alloc调用了两次,第一次调用是objc_alloc----->callAlloc----->return ((id(*)(id, SEL))objc_msgSend)(cls, @selector(alloc));进入objc_msgSend的alloc方法(第二次调用)----->alloc(return _objc_rootAlloc(self);)----->进入到callAlloc...对象的初始化阶段

    3.gif
    • [NSObject alloc]流程图如下
    NSObject的alloc流程图.png
    • [DCPerson alloc]流程图如下
    DCPerson的alloc流程图.png

    对象的内存结构

    为确保内存不浪费,不满8字节的属性大小会在内存中紧密相连,比如属性age,4字节,c1,1字节,c2,1字节,共用8字节的内存地址0x0000001200006261,如下图:

    4.gif

    内存对齐原则

    类型大小占用字节@2x.png
    • 1 数据成员对⻬规则:结构(struct)(或联合(union))的数据成员,第
      一个数据成员放在offset为0的地方,以后每个数据成员存储的起始位置要
      从该成员大小或者成员的子成员大小(只要该成员有子成员,比如说是数组,
      结构体等)的整数倍开始(比如int为4字节,则要从4的整数倍地址开始存
      储。 min(当前开始的位置mn)m=9n=4
      9 10 11 12
    • 2.结构体作为成员:如果一个结构里有某些结构体成员,则结构体成员要从
      其内部最大元素大小的整数倍地址开始存储.(struct a里存有struct b,b
      里有char,int ,double等元素,那b应该从8的整数倍开始存储.)
    • 3.收尾工作:结构体的总大小,也就是sizeof的结果,.必须是其内部最大
      成员的整数倍.不足的要补⻬。

    结构体嵌套结构体内存对齐

    结构体作为成员:如果一个结构里有某些结构体成员,则结构体成员要从
    其内部最大元素大小的整数倍地址开始存储.(struct a里存有struct b,b
    里有char,int ,double等元素,那b应该从8的整数倍开始存储.)

    struct DCStruct1{
        double a;    //8 (0-7)
        char b;      //1 (8)
        int c;       //4 (9,10,11,12-15)
        short d;     //2 (16-17)
    }struct1;
    //18   -------  24
    struct DCStruct2{
        double a;   //8 (0-7)
        int b;      //4 (8-11)
        char c;     //1 (12)
        short d;    //2 (13,14-15)
    }struct2;
    //16
    
    struct DCStruct3 {
        double a; //8 (0-7)
        float  b; //4 (8-11)
        int c;    //4 (12-15)
        short d;  //2 (16-17)
        char e;   //1 (18)
        struct DCStruct2 struct0;// 24 double(24-31) int(32-35) char(36) short(37,38-39)
    } struct3;
    int main(int argc, const char * argv[]) {
        @autoreleasepool {
            // insert code here...
            DCPerson *person = [DCPerson alloc];
            NSLog(@"%@",person);
            
            NSLog(@"%lu----%lu",sizeof(struct1),sizeof(struct2));
            NSLog(@"%lu",sizeof(struct3));
        }
        return 0;
    }
    //输出
    2020-09-09 01:21:04.033630+0800 DCTestObjc[34891:515298] <DCPerson: 0x1005713a0>
    2020-09-09 01:21:04.034025+0800 DCTestObjc[34891:515298] 24----16
    2020-09-09 01:21:04.034071+0800 DCTestObjc[34891:515298] 40
    

    源码分析-对象需要的真正内存

    一个对象真正需要的内存是8字节对齐

            //申请开辟内存空间是 16字节对齐
            //class_getInstanceSize 对象需要的真正的内存 8字节对齐
            DCPerson *person = [DCPerson alloc];
            person.name = @"Cloud";
    //        person.nickName = @"fish";
            NSLog(@"%@ - %lu - %lu - %lu",person,sizeof(person),class_getInstanceSize([DCPerson class]),malloc_size((__bridge const void *)(person)));
            
    2020-10-01 20:11:51.252328+0800 DCTestObjc[89404:480515] <DCPerson: 0x100551d60> - 8 - 40 - 48
    
    5.gif 对象真正需要的内存大小分析.png

    calloc流程分析
    跟断点会卡在zone->calloc(zone,num_items,size);
    此时执行p zone->calloc能找到下一步源码


    7.gif
    (lldb) p zone->calloc
    (void *(*)(_malloc_zone_t *, size_t, size_t)) $0 = 0x00000001002c7bfe (.dylib`default_zone_calloc at malloc.c:331)
    (lldb) p zone->calloc
    (void *(*)(_malloc_zone_t *, size_t, size_t)) $1 = 0x00000001002cdb0a (.dylib`nano_calloc at nano_malloc.c:878)
    (lldb) 
    

    开辟内存16字节对齐

    对一个数加上15,右移4位之后再左移4位——>后四位抹零,即16字节对齐

    #define SHIFT_NANO_QUANTUM      4
    #define NANO_REGIME_QUANTA_SIZE (1 << SHIFT_NANO_QUANTUM  // 16
    size_t k, slot_bytes;
    
        if (0 == size) {
            size = NANO_REGIME_QUANTA_SIZE; // Historical behavior
        }
        k = (size + NANO_REGIME_QUANTA_SIZE - 1) >> SHIFT_NANO_QUANTUM; // round up and shift for number of quanta
        slot_bytes = k << SHIFT_NANO_QUANTUM;                           // multiply by power of two quanta size
        *pKey = k - 1;                                                  // Zero-based!
    
        return slot_bytes;
    
    calloc源码分析流程.png

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