对象的创建

1.OC对象是什么？

从源码分析

typedef struct objc_class *Class;
typedef struct objc_object *id;

objc.h

/// Represents an instance of a class.
// objc_object 的声明
struct objc_object {
    Class _Nonnull isa  OBJC_ISA_AVAILABILITY;
};

objc-private.h：

// objc_object 的实现
struct objc_object {
private:
    isa_t isa;
以下是一些函数，省略

objc-private.h：
...
}

// isa_t的定义，一个联合体，值为cls或者bits
union isa_t {
    isa_t() { }
    isa_t(uintptr_t value) : bits(value) { }

    Class cls;
    uintptr_t bits;
#if defined(ISA_BITFIELD)
    struct {
        ISA_BITFIELD;  // defined in isa.h
    };
#endif
};

其中uintptr_t是一个unsigned long类型，定义如下

typedef unsigned long           uintptr_t;

objc-runtime-new.h :

struct objc_class : objc_object {
    // Class ISA;
    Class superclass;
    cache_t cache;             // formerly cache pointer and vtable
    class_data_bits_t bits;    // class_rw_t * plus custom rr/alloc flags
    以下是一些函数，省略
    ...
}

• 结合源码我们知道，OC对象是objc_object的结构体，包含了一个联合体isa_t，isa_t的值可能是cls或者bits，cls是指针类型，占8字节，bits是unsigned long类型，占8字节，由此得到isa占大小为8字节。
• 另外根据源码，我也知道了类是一个objc_class的结构体，objc_class继承自objc_object，说明类也是一个对象。

2.OC对象包含什么？

我们已经知道了OC对象是一个objc_object类型的结构体，里面包含一个联合体isa，那么isa究竟是什么？

• 总结概述，isa_t联合体有3个成员，3个成员cls\bit\匿名结构体s共同占用8字节的内存空间，8个字节空间存储着对象、类等的一些信息,通过匿名结构体里面的位域，可以获取到这些信息。

3.对象所占的内存空间

关于对象所占的内存空间，严格上讲是对象的指针所指向的结构体所占的内存空间。
系统提供了2个api获取有关对象内存空间的大小，我们看看如下例子：

创建Person继承NSObject:
Person.h

@interface Person : NSObject

@end

Person.m

@implementation Person

@end

我们在main.m中添加

Person *person = [Person alloc];
FHLog(@"class_getInstanceSize: is %ld ",class_getInstanceSize([person class]));
FHLog(@"malloc_size:%ld ",malloc_size((__bridge const void*)person));

log打印如下：
class_getInstanceSize: is 8
malloc_size:16
class_getInstanceSize和malloc_size究竟代表什么呢？

• class_getInstanceSize输出的是对象实例经过内存对齐后的占用的大小，
• malloc_size输出的是对象实际占用内存空间的大小，即系统实际分配给对象的内存空间的大小。

3.1class_getInstanceSize

从源码分析，相关的源码如下：

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

// Class's ivar size rounded up to a pointer-size boundary.
// 类的实例对象的成员变量的大小
uint32_t alignedInstanceSize() {
    return word_align(unalignedInstanceSize());
}

// 相当于(x+7)>>3 <<3，保证>=8且按8的倍数对齐
static inline uint32_t word_align(uint32_t x) {
    return (x + WORD_MASK) & ~WORD_MASK;
}

#   define WORD_MASK 7UL

// May be unaligned depending on class's ivars.
// 根据类的实例变量可能会进行内存对齐处理
uint32_t unalignedInstanceSize() {
    assert(isRealized());
    return data()->ro->instanceSize;
}

• 这里说明一下data()->ro->instanceSize，data()是objc_class的bits.data()，data()->ro->instanceSize的大小的在编译的时候就已经确定了，和类中成员变量以及对齐系数有关，默认是8的倍数。 由于unalignedInstanceSize() 可能受对齐系数的影响，得到的值可能不是8的倍数，需要word_align()保证返回的值为8的倍数。
• 我们的Person虽然没定义成员变量，但是Person继承自NSObject，实际上是一个objc_Objec类型的结构体，但是里面包含一个联合体类型的isa，isa前面我们分析，所占大小为8字节，所以输出class_getInstanceSize: is 8。

3.2mallocSize

• malloc_size返回的是指针所指向的内存空间所占的大小，即系统实际分配的大小。
  在第一篇我们分析alloc流程时候，在_class_createInstanceFromZone里有

id
_class_createInstanceFromZone(Class cls, size_t extraBytes, void *zone, 
                              bool cxxConstruct = true, 
                              size_t *outAllocatedSize = nil)
{
.....
    // 1.根据extraBytes计算对象的内存空间大小
    size_t size = cls->instanceSize(extraBytes);
    ···
    // 2.根据计算的size为obj申请分配内存
    obj = (id)calloc(1, size);
.....
}

其中cls->instanceSize实现如下：

size_t instanceSize(size_t extraBytes) {
    size_t size = alignedInstanceSize() + extraBytes;
    // CF requires all objects be at least 16 bytes.
    if (size < 16) size = 16;
    return size;
}

• extraBytes通常为0，cls->instanceSize返回值按8字节对齐，并且保证最小值为16，所以size最小为16。
• 调用calloc函数向系统申请分配内存，calloc的对输入的size按16字节对齐方式开辟内存空间开辟大小：size+15>>4<<4，保证size>=16且为16的倍数（calloc的源码实现在libmalloc项目里，这里暂不深入libmalloc里中calloc源码实现）。
• 由于Person只包含一个联合体isa,因此malloc_size:16。

我们为改动Person测试如下：
Person.h

@interface Person : NSObject

@property (nonatomic, assign) int age;
@property (nonatomic, assign) int height;

@end

输出：
class_getInstanceSize: is 16
malloc_size:16

Person.h

@interface Person : NSObject

@property (nonatomic, assign) int age;
@property (nonatomic, assign) int height;
@property (nonatomic, assign) bool isHealthy;

@end

输出：
class_getInstanceSize: is 24
malloc_size:32

与我们的分析一致。

• 总结：OC中的继承自NSObject的对象所占内存空间大小，首先根据成员变量和内存对齐规则，得到实例变量所占的空间大小size，然后调用calloc输入size，按16字节对齐最后得到实际开辟的内存空间的大小。

4.#总结

• OC对象是什么？
  答：OC对象是一个objc_object类型的结构体
• OC对象包含什么？
  答：OC对象是一个objc_object类型的结构体，包含一个联合体类型的isa
• OC对象所占内存大小的的计算实现？
  答：OC对象实际占用内存大小（即系统分配的内存大小），先根据对象的成员属性按8字节计算得到对象成员对齐大小（alignmentSize），再把alignmentSize按照16字节对齐计算得到对象分配内存大小（allocSize）。