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一个NSObject对象占用多少内存?

一个NSObject对象占用多少内存?

作者: 结局怎么写 | 来源:发表于2023-12-12 23:44 被阅读0次

    OC类型的代码,底层实现都是C/C++语言,可以说,OC语言就是对C/C++语言的封装,比如,任何OC对象,添加__bridge const void *修饰,都可以转变为void指针类型。

    资料

    使用Clang可以将OC代码,重写为C++代码。
    xcrun 是 Command Line Tools 中的一员。它的作用类似 RubyGem 里的 Bundle ,用于控制执行环境。

    xcrun -sdk iphoneos clang -arch arm64 -rewrite-objc oc文件 -o 输出的cpp文件
    

    新建一个Xcode Project,选择macOS->Application->Command Line Tool,打开工程,在main.m文件中改为如下代码

    #import <Foundation/Foundation.h>
    
    int main(int argc, const char * argv[]) {
        @autoreleasepool {
            // insert code here...
            NSObject *obj = [[NSObject alloc] init];
        }
        return 0;
    }
    

    打开终端,cd到main.m目录,根据上面命令,输入

    xcrun -sdk iphoneos clang -arch arm64 -rewrite-objc main.m -o main.cpp
    

    如有报错,请去下文错误处查找解决办法。
    如无报错,可在文件夹中,找到main.cpp文件,打开,将光标移动到最后,可见以下C++代码。

    /// An opaque type that represents an Objective-C class.
    typedef struct objc_class *Class;
    
    /// Represents an instance of a class.
    struct objc_object {
        Class _Nonnull isa;
    };
    typedef struct objc_object NSObject;
    
    int main(int argc, const char * argv[]) {
        /* @autoreleasepool */ { __AtAutoreleasePool __autoreleasepool; 
            NSObject *obj = ((NSObject *(*)(id, SEL))(void *)objc_msgSend)((id)((NSObject *(*)(id, SEL))(void *)objc_msgSend)((id)objc_getClass("NSObject"), sel_registerName("alloc")), sel_registerName("init"));
        }
        return 0;
    }
    

    由此可见,一个NSObject对象,它的底层,其实是一个struct, 因此NSObject *其实是一个结构体指针,所以任何OC对象都可以使用(__bridge const void *)将其转化为C语言指针。

    指针类型占据的存储空间取决于编译器和操作系统的实现。在一些32位系统中,一个指针变量通常占据4个字节的空间,而在一些64位系统中,则需要8个字节的空间。这是因为指针是内存地址的数字表示,在32位系统中,一个数字数字占据4个字节的空间,而在64位系统中则需要8个字节。

    而在64位机器中,指针占用8个字节。objc_object中的isa,其实是一个class指针,因此,一个NSObject,只需要8个字节就可以存下。

    验证

    objc/runtime.h中,由这样一个方法,返回一个类的实例的大小

    /** 
     * Returns the size of instances of a class.
     * 
     * @param cls A class object.
     * 
     * @return The size in bytes of instances of the class \e cls, or \c 0 if \e cls is \c Nil.
     */
    OBJC_EXPORT size_t
    class_getInstanceSize(Class _Nullable cls) 
        OBJC_AVAILABLE(10.5, 2.0, 9.0, 1.0, 2.0);
    

    我们知道,在malloc/malloc.h中,有个malloc_size方法

    extern size_t malloc_size(const void *ptr);
        /* Returns size of given ptr, including any padding inserted by the allocator */
    

    返回给定指针的大小,包括分配器插入的填充量。
    在 main.m中,输入

        NSLog(@"%lu,%zu", class_getInstanceSize([NSObject class]));
        //输出:8
        NSLog(@"%lu", malloc_size((__bridge const void *)(obj)));
        //输出:16
    

    出现两种结果。我们查看Objc4的源码,下载后打开工程,可查到如下源码:

    size_t class_getInstanceSize(Class cls)
    {
        if (!cls) return 0;
        return cls->alignedInstanceSize();
    }
    
    // Class's ivar size rounded up to a pointer-size boundary.
        uint32_t alignedInstanceSize() const {
            return word_align(unalignedInstanceSize());
        }
    

    发现class_getInstanceSize实际上返回的是类的成员变量的大小,并且按照指针大小(8个字节)取整。
    因此,我们应当用malloc_size返回的结果。这个结果才是系统为obj分配的大小。
    经过阅读libmalloc的源码,发现malloc其实是按照16个字节对齐的,因此,一个对象的内存大小一定是16的倍数。

    Swift

    import Foundation
    var obj = NSObject()
    print(MemoryLayout.size(ofValue: obj))
    print(class_getInstanceSize(NSObject.self))
    let objRawPtr = Unmanaged.passUnretained(obj as AnyObject).toOpaque()
    print(malloc_size(objRawPtr))
    //输出:
    //8
    //8
    //16
    

    同样,Swift的底层也是C++代码。将对象转为指针,使用malloc_size也能得到Swift对象的大小。

    错误

    1.xcrun error

    xcrun: error: SDK "iphoneos" cannot be located
    xcrun: error: Failed to open property list '/Users/tongyulong/Documents/Test/test01/test01/iphoneos/SDKSettings.plist'
    main.m:8:9: fatal error: 'Foundation/Foundation.h' file not found
    #import <Foundation/Foundation.h>
            ^~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
    main.m:8:9: note: did not find header 'Foundation.h' in framework 'Foundation' (loaded from '/System/Library/Frameworks')
    1 error generated.
    

    一般情况,出现上诉错误,就是sdk路径错误。
    在命令行输入

    xcodebuild -showsdks
    

    如果出现

    xcode-select: error: tool 'xcodebuild' requires Xcode, but active developer directory '/Library/Developer/CommandLineTools' is a command line tools instance
    

    输入以下命令解决。

    sudo xcode-select --switch /Applications/Xcode.app/Contents/Developer/
    

    然后继续执行xrcun

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