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iOS底层原理 - Objective-C的本质

iOS底层原理 - Objective-C的本质

作者: _曾梦想仗剑走天涯 | 来源:发表于2019-10-17 00:34 被阅读0次

    一个NSObject对象占用多少内存?

    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个字节的空间(64bit环境下,可以通过class_getInstanceSize函数获得)

    Objective-C的本质

    我们平时编写的Objective-C代码,底层实现其实都是C\C++代码


    屏幕快照 2019-10-16 01.22.04.png

    所以Objective-C的面向对象都是基于C\C++的数据结构实现的

    如何将Objective-C代码转换为C\C++代码
    xcrun -sdk iphoneos clang -arch arm64 -rewrite-objc OC源文件 -o 输出的CPP文件
    如果需要链接其他框架,使用-framework参数。比如-framework UIKit

    一个OC对象在内存中是如何布局的?

    NSObject的底层实现

     Student *stu = [[Student alloc] init];
     stu->_no = 4;
     stu->_age = 5;
    
    struct NSObject_IMPL {
        Class isa;
    };
    
    struct Student_IMPL {
        Class isa;
        int _no;
        int _age;
    };
    

    创建一个实例对象,至少需要多少内存?

    #import <objc/runtime.h>
    class_getInstanceSize([NSObject class]);
    

    创建一个实例对象,实际上分配了多少内存?

    #import <malloc/malloc.h>
    malloc_size((__bridge const void *)obj);
    

    OC对象的分类

    Objective-C中的对象,简称OC对象,主要可以分为3种
    instance对象(实例对象)
    class对象(类对象)
    meta-class对象(元类对象)

    1.instance对象就是通过类alloc出来的对象,每次调用alloc都会产生新的instance对象.

    NSObject *object = [[NSObject alloc] init];
    

    instance对象在内存中存储的信息包括
    isa指针
    其他成员变量

    屏幕快照 2019-10-17 00.21.08.png

    2.objectClass1 ~ objectClass5都是NSObject的class对象(类对象)
    它们是同一个对象。每个类在内存中有且只有一个class对象
    class对象在内存中存储的信息主要包括
    isa指针
    superclass指针
    类的属性信息(@property)
    类的对象方法信息(instance method)
    类的协议信息(protocol)
    类的成员变量信息(ivar)
    ......

    image.png

    3.meta-class
    objectMetaClass是NSObject的meta-class对象(元类对象)

    每个类在内存中有且只有一个meta-class对象
    meta-class对象和class对象的内存结构是一样的,但是用途不一样,在内存中存储的信息主要包括
    isa指针
    superclass指针
    类的类方法信息(class method)
    ......

    1.isa指针

    屏幕快照 2019-10-17 00.24.58.png

    instance的isa指向class
    当调用对象方法时,通过instance的isa找到class,最后找到对象方法的实现进行调用

    class的isa指向meta-class
    当调用类方法时,通过class的isa找到meta-class,最后找到类方法的实现进行调用

    2.class对象的superclass指针

    屏幕快照 2019-10-17 00.26.35.png

    当Student的instance对象要调用Person的对象方法时,会先通过isa找到Student的class,然后通过superclass找到Person的class,最后找到对象方法的实现进行调用

    3.meta-class对象的superclass指针

    屏幕快照 2019-10-17 00.27.38.png

    当Student的class要调用Person的类方法时,会先通过isa找到Student的meta-class,然后通过superclass找到Person的meta-class,最后找到类方法的实现进行调用

    所以我们可以对isa和superclass总结一下,用网上最经典的一张图片来说明一下


    image.png
    instance的isa指向class
    
    class的isa指向meta-class
    
    meta-class的isa指向基类的meta-class
    
    class的superclass指向父类的class
    如果没有父类,superclass指针为nil
    
    meta-class的superclass指向父类的meta-class
    基类的meta-class的superclass指向基类的class
    
    instance调用对象方法的轨迹
    isa找到class,方法不存在,就通过superclass找父类
    
    class调用类方法的轨迹
    isa找meta-class,方法不存在,就通过superclass找父类
    
    class、meta-class对象的本质结构都是struct objc_class
    

    窥探struct objc_class的结构

    屏幕快照 2019-10-17 00.45.48.png

    当然我们想要更深层次的了解类的本质还是需要自己去阅读源码 https://opensource.apple.com/tarballs/objc4/

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