isa指针

在Objective-C中,实例对象的isa指向类对象,类对象的isa指向元类对象.其实这样说是有一些不太严谨的,应该说在arm64架构之前,isa就是一个普通的指针,存储着Class,Meta-Class对象的内存地址;但是在arm64架构之后,对isa进行了优化,变成了一个共用体(union)结构.

苹果提供的runtime源码,查找 struct objec_object 里面的isa,下面我们研究的是arm64架构的isa.

struct {
uintptr_t nonpointer        : 1;
uintptr_t has_assoc         : 1;
uintptr_t has_cxx_dtor      : 1;
uintptr_t shiftcls          : 33; // MACH_VM_MAX_ADDRESS 0x1000000000
uintptr_t magic             : 6;
uintptr_t weakly_referenced : 1;
uintptr_t deallocating      : 1;
uintptr_t has_sidetable_rc  : 1;
uintptr_t extra_rc          : 19;
#       define RC_ONE   (1ULL<<45)
#       define RC_HALF  (1ULL<<18)
};

我们发现isa的结构是这种共用体(union)结构,使用这种共用体是一种优化,isa存放的不再是单独的一个指针信息了,里面存放了更多的其他信息.

基本概念

位运算

左移 <<
右移 >>
按位或 |
按位与 &
按位取反 ~
按位异或 ^

位域

所谓位域是把一个字节中二进制位划分为几个不同的区域,并说明每个区域的位数.每个域有一个域名,允许在程序中按域名进行操作.实际上是C语言提供的一种数据结构.

使用位域的好处是：

1.有些信息在存储时，并不需要占用一个完整的字节,而只需占几个或一个二进制位.例如在存放一个开关量时,只有0和1 两种状态, 用一位二进位即可.这样节省存储空间,而且处理简便.这样就可以把几个不同的对象用一个字节的二进制位域来表示.
2.可以很方便的利用位域把一个变量给按位分解.比如只需要4个大小在0到3的随即数,就可以只rand()一次,然后每个位域取2个二进制位即可,省时省空间.

struct 位域结构名 {位域列表};

struct {
  char tall : 1;
  char rich : 1;
  char handsome : 1;
}_tallRichHandsome;

共用体

union中可以定义多个成员,union的大小由最大的成员的大小决定.
union成员共用同一块大小的内存空间,一次只能使用其中的一个成员
union中存放顺序是从内存的低地址往高地址存放

isa的结构体

struct {
uintptr_t nonpointer        : 1;
uintptr_t has_assoc         : 1;
uintptr_t has_cxx_dtor      : 1;
uintptr_t shiftcls          : 33; // MACH_VM_MAX_ADDRESS 0x1000000000
uintptr_t magic             : 6;
uintptr_t weakly_referenced : 1;
uintptr_t deallocating      : 1;
uintptr_t has_sidetable_rc  : 1;
uintptr_t extra_rc          : 19;
#       define RC_ONE   (1ULL<<45)
#       define RC_HALF  (1ULL<<18)
};

说明:
1、nonpointer: 0 代表普通的指针,存储着Class、Meta-Class对象的内存地址; 1 代表优化过,使用位域存储更多的信息
2、has_assoc: 是否有设置过关联对象,如果没有,释放时会更快
3、has_cxx_dtor: 是否有C++的析构函数(.cxx_destruct),如果没有,释放时会更快
4、shiftcls: 存储着Class、Meta-Class对象的内存地址信息
5、magic: 用于在调试时分辨对象是否未完成初始化
6、weakly_referenced: 是否有被弱引用指向过,如果没有,释放时会更快
7、deallocating: 对象是否正在释放
8、extra_rc: 里面存储的值是引用计数器
9、has_sidetable_rc: 引用计数器是否过大无法存储在isa中；如果为1，那么引用计数会存储在一个叫SideTable的类的属性中