面试题
- 一个NSObject对象占用多少内存？
准备工作
- 我们新建一个demo来探究：一个NSObject对象占多大内存
- 我们平时编写的Objective-C代码，底层实现其实都是C\C++代码，也就是说首先会转成C++代码，再转成汇编语言，最终变成机器语言。故最好把OC转成C++才能看清它的本质。
- 将Objective-C代码转换为C\C++代码
clang -rewrite-objc main.m -o main.cpp
- 使用如下代码可以指定架构，其中
iphoneos代表是真机，arch表示指定架构版本，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.cpp
- 我们可以得到一个
main-arm64.cpp文件
- 把cpp文件直接拽入Xcode，为了不显示报错信息，我们不让它参与编译
探究
- 点击NSObject我们可以看到OC的定义
- 在main.cpp文件里面搜索NSObject_IMPL，我们可以看到NSObject转成C++后的本质是一个结构体
- 我们再点击Class进去，可以看到其实它就是一个指针。那么我们知道在64位环境下，它占8个字节。
论证
- 有了这个推论，我们还可以进一步论证我们的观点，这里我们用到
runtime，也就是运行时的一个方法class_getInstanceSize - 为了验证推论的准确性，我们先找到苹果开源的源码，打开浏览器http://opensource.apple.com/tarballs/搜索
objc
- 点击进去，我们找到数字最大的一个，一般来说也是最新的一个
- 下载压缩包解压后并打开
- 搜索
class_getInstanceSize，并在.mm文件里面可以看到它的实现
- 点击3中的alignedInstanceSize()方法，我们可以看到进一步注释，这个方法返回的是类对象成员变量所占用的内存大小
- 所以通过调用runtime的这个方法我们可以看到，NSObject类对象所占用的内存大小为8个字节
- 我们还有个叫malloc_size的方法可以查看系统分配内存的大小。由于这里需要传一个C的指针，所以我们打印obj的时候需要桥接一下。然后我们会发现，返回的大小是16而不是8！
总结
- 为什么会造成这个不一致呢？我们还是要从源码入手分析，首先还是在objc的源码里面搜索
allocWithZone这个方法，查看创建一个对象是内存是怎么分配
- 我们点击进入
class_createInstance这个方法，看到返回的是_class_createInstanceFromZone方法，我们再次点击进去就能很快锁定我们需要的信息：size
- 我们可以从注释看到，所有对象至少分配16 bytes 的大小，从方法实现来看，如果size < 16，则size = 16
答：NSObject对象内部只使用了一个指针变量所占用的大小（64bit，8个字节，32bit，4个字节，可以通过objc_getInstanceSize函数获得），但系统分配了16个字节给NSObject对象（通过malloc_size函数获得），即总结如下：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个字节空间（64bit环境下，可以通过class_getInstanceSize函数获得）
- 所以Objective-C的面向对象都是基于C\C++的数据结构实现的。
- 思考：Objective-C的对象、类主要是基于C\C++的什么数据结构实现的？
- 结构体
- 思考：一个OC对象在内存中是如何布局的？
- NSObject的底层实现
@interface NSObject { Class isa; } 最终被转换为 struct NSObject_IMP { Class isa; }- 相当于创建的NSObject对象最终在内存中就是一个结构体，并且这个结构体只有一个指针成员，而指针在64位的机器上占用8个字节，所以这个结构体在内存中占用8个字节，故一个NSObject对象在内存中也占用8个字节。虽然NSObject也声明了很多方法，但这些方法占用的空间并不是NSObject的，而是其他的，以后再讲。
- 因为NSObject对象只有一个isa的指针，所以NSObject对象的地址也是isa指针的地址，也是结构体的地址值。
- 自定义对象占用多少内存？
准备工作
我们新建一个继承自NSObject的Person类，帮它增加三个成员变量，那么Person又会占据多大的内存
- 照惯例我们还是使用runtime和malloc的函数来查看一下，会发现得到的是24和32，但是为什么是24和32呢？
照惯例我们还是使用runtime和malloc的函数来查看一下，会发现得到的是24和32，但是为什么是24和32呢？
论证
打开main.m所在的文件夹，在终端输入xcrun -sdk iphoneos clang -arch arm64 -rewrite-objc main.m -o main-arm64.cpp，得到重新编译后的C++文件，并把它拽入Xcode中，通过搜索可以看到Person在底层C++的实现，正如我们看到的，一个NSObject对象占8个字节，一个int占4个字节，那么一共占8+4+4+4=20个字节，为什么会打印出来24和32呢？
- 这里涉及一个内存对齐原则，系统在计算结构体大小时，分配的空间是所需最大内存的倍数，在Person的结构体中，需要最大的内存是8个字节，所以当实际使用20个字节时，实际分配的是3 * 8 = 24个字节，所以Person指向的内存大小为24个字节
- 我们也可以通过sizeof这个函数，打印出Person_IMPL这个结构体的长度，进一步论证Person转成C++结构体后的实际长度为24
疑问
- 那为什么通过malloc函数打印出来的长度会是32呢？我们还是从malloc的源码入手分析一波，打开网址https://opensource.apple.com/tarballs/，搜索libmalloc，选择编号最大的一份下载
- 解压后打开源码，我们搜索bucket（可以理解为桶，容器），我们可以从注释看到，其实iOS系统在给我们分配内存时有它自己的原则，分配的大小都是16的倍数，所以即使Person_IMPL结构体为24，但是系统也会为它分配32个字节大小的内存
总结
- 系统在计算Person时只需要24个字节就够用了，但是实际上在OC分配规则下，系统实际分配的内存空间是32个字节
- 我们在源码里直接搜索malloc.c，可以看到其实OC内存分配的实现方法并不止一种，只是我们刚刚的这个例子用到的分配方法是这个而已。
- 以下
Student的探究和上面类似
@interface Student:NSObject
{
@public
int _no;
int _age;
}
Student *stu = [[Student alloc]init];
stu->_no = 4;
stu->_age = 5;
student对象经过clang之后被转换成为
struct Student_IMPL
{
Class isa;
int _no;
int _age;
}
- 结构体
Student_IMPL占用多少字节，student对象即占用多少字节 - student对象一共占用8个字节，8个字节的isa指针，两个分别占用4个字节的_no和_age
- isa的地址是最低的，所以isa指针的地址就是student对象的地址
-
student_IMPL和student对象之间的强转
struct Student_IMPL *stuImpl = (_bridge struct Student_IMPL *)stu;
NSLog(@"_no = %d, _age = %d",stuImpl -> _no, stuImpl -> _age);
- 还可以通过以下方法来获取对象占用的内存大小，对象的存储空间里只存放实例变量，不存放方法
#import <objc/runtime.h>
class_getInstanceSize([Student class]);
- 或者使用
malloc_size(stu)来获得stu指针指向的内存的大小，其与class_getInstanceSize打印的值可能不一样，一个NSObject对象alloc时至少分配16个字节，这是Core Foundation内部规定的，这个规定在runtime源码部分的allocWithZone方法内部。
NSLog(@"%zd",malloc_size((_bridge const void *)stu));
窥探内存结构
- 实时查看内存数据：
Debug -> Debug Workflow -> View Memory，但这里一定要打断点才行，然后在出现的页面下方的address里输入stu对象的地址即可。 - 还可以使用LLDB指令：
po stu和p stu来打印对象地址 - 还可以用
memory read 0x10050e810或x 0x10050e810来打印出对象的内存结构，其中0x10050e810表示的是对象的内存地址，优化过后的指令为x/4xw 0x10050e810表示以4个字节来打印对象 - 改写内存中的数据用：
memory write 0x10050e810 6，即把地址为0x10050e810里存放的数据改为6 - 结构体占用的字节是不是简简单单变量所占用的字节之和，还有一个字节对齐的规则，子类的结构体里包含了父类的实现，父类里面又包含了父类的父类的实现。
- 看苹果开放的源码地址是：https://opensource.apple.com
- 内存对齐规则：结构体的大小必须是占用最大内存成员的大小的倍数
- 相比
objc_getInstanceSize我们更关注malloc_size的值大小，objc_getInstanceSize也是内存对齐过后的大小。 - 内存分配注意点：iOS在分配内存的时候一般是16的倍数，这个iOS底层的规则决定的，最大是256字节，目的是为了内存访问速度最快。
- GUN：全名是
GUN not unix，其开源了很多免费的工具。
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