1 self/super与NSObject对象

self, super不计算在object的size里面，用class_getInstanceSize看，只比struct多了一个isa的8个字节。

1. self是隐藏参数，在任何一个实例方法、类方法中，都可以访问隐藏的局部变量self。

2. super是编译器的指令符号。

2 字节对齐

1. iOS中，OC对象，最小8个字节

字节对齐，目的：为了兼容、效率。迎合硬件，CPU -> 系统

2. iOS，64位系统中，

分配空间的时候：8字节对齐。

(x+7)>>3<<3 好读

(x+7)& ~7 通用（后三位清零）
注意：关联对象，不属于成员变量，所以占用字节为0

2.1 基础类型字节占用

指针，占8个字节

short，占2个字节

int/float，占4个字节

long/double，占8个字节

2.2 内存分配

int age;
double height;
int good;

顺序：isa，然后age、good、height。
而不是：isa，age、height、good。

3 为什么要有元类

因为oc是基于c的语言，c语言中只有结构体，没有类，也就没有成员方法。

元类可以用来保存类的方法。

附 类图 & 主要结构体

1. class继承自object

2. object持有isa

3. class持有方法列表

4. class与category的组装关系，但至少Runtime中，通过反射，可以直接拿到category中的方法。

5. SideTable与isa的组装关系

1 objc_class

//runtime.h
//很多已经OBJC2_UNAVAILABLE;

//Object.mm
typedef struct objc_class *Class;
typedef struct objc_object *id;

//NSObject.h
@interface NSObject <NSObject> {
#pragma clang diagnostic push
#pragma clang diagnostic ignored "-Wobjc-interface-ivars"
    Class isa OBJC_ISA_AVAILABILITY;
#pragma clang diagnostic pop
}

//objc-runtime-new.h
struct objc_class : objc_object {
    Class superclass;
    cache_t cache; // formerly cache pointer and vtable
//函数指针，【相当于老版本中objc_method_list *】
    class_data_bits_t bits; // class_rw_t * plus custom rr/alloc flags
    //...
}

struct objc_object {
private:
    isa_t isa;
//...
}

struct cache_t {
    struct bucket_t *_buckets;
    mask_t _mask;
    mask_t _occupied;
public:
    struct bucket_t *buckets();
    mask_t mask();
    mask_t occupied()
//...
}

//class_data_bits_t也是一个结构体

struct class_data_bits_t {  
 //这个方法，用来获取数据 
 class_rw_t *data() { 
         return bits.data();
     }
 //...
}

//class_rw_t也是一个结构体，rw表示readwrite
struct class_rw_t {
    uint32_t flags;
    uint32_t version;
    const class_ro_t *ro;
    method_array_t methods;
    property_array_t properties;
    protocol_array_t protocols;
    Class firstSubclass;
    Class nextSiblingClass;
    //...
}

2 super结构体

//message.h
/// Specifies the superclass of an instance. 
struct objc_super {
    /// Specifies an instance of a class.
    __unsafe_unretained _Nonnull id receiver;
    /// Specifies the particular superclass of the instance to message. 
#if !defined(__cplusplus) && !__OBJC2__
    /* For compatibility with old objc-runtime.h header */
    __unsafe_unretained _Nonnull Class class;    //OBJC2中已经没有了！
#else
    __unsafe_unretained _Nonnull Class super_class;
#endif
    /* super_class is the first class to search */
};
#endif

3 isa_t 联合体

//objc-private.h
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
}

//ISA_BITFIELD
//isa.h, 
    struct {
      uintptr_t nonpointer : 1;//代表是否有开启指针isa指针优化（位域技术存储更多信息）
      uintptr_t has_assoc : 1;//是否有设置关联对象  
      uintptr_t has_cxx_dtor : 1;//是否有c++析构函数
      uintptr_t shiftcls : 44;//存储Class或MetaClass的内存地址信息
      uintptr_t magic : 6;//验证对象是否初始化完成
      uintptr_t weakly_referenced : 1;//是否有被弱引用指针指向
      uintptr_t deallocating : 1;//对象是否正在释放
//下面两个与引用计数有关。
//extra_rc无法存储过大的数值时，次标志位为1，把extra_rc部分的值存储到一个全局的SideTable中
      uintptr_t has_sidetable_rc : 1;
      uintptr_t extra_rc : 8//存储引用计数存储 （引用值 = 存储值 - 1）
    };

4 objc_category

//runtime.h
struct objc_category {
    char * _Nonnull category_name OBJC2_UNAVAILABLE;
    char * _Nonnull class_name OBJC2_UNAVAILABLE;
    struct objc_method_list * _Nullable instance_methods OBJC2_UNAVAILABLE;
    struct objc_method_list * _Nullable class_methods OBJC2_UNAVAILABLE;
    struct objc_protocol_list * _Nullable protocols OBJC2_UNAVAILABLE;
}  

5 SideTable

源码的数据结构不是常见类型，可以先看下原理iOS Runtime

Objective-C runtime机制(7)——SideTables, SideTable, weak_table, weak_entry_t

5.1 SideTables，hash数组

5.2 SideTable，入口

truct SideTable {

    spinlock_t slock; // 自旋锁，防止多线程访问冲突

    RefcountMap refcnts; // 对象引用计数map

    weak_table_t weak_table; // 对象弱引用map

}

5.3 RefcountMap，真正的计数表，结构是KV

typedef objc::DenseMap<DisguisedPtr<objc_object>,size_t,true> RefcountMap;
//参数含义：
//DisguisedPtr<objc_object>表示object
//size_t表示计数值
//true，表示value==0时，是否自动释放掉响应的hash节点。

5.4 weak_talbe_t, 真正保存弱引用的表

weakentry_t，key-value

struct weak_table_t {
    weak_entry_t *weak_entries; // 动态hash数组，用来存储弱引用对象的相关信息weak_entry_t
    size_t num_entries; // weak_entries数组中的元素个数
    uintptr_t mask; // hash数组长度-1，不是元素个数。（这里处理冲突，是用的index+1，而不是拉链法，有可能index=0，5的元素先来了，此时数组长度为6，元素个数为2）
    uintptr_t max_hash_displacement; // hash冲突相关，这里处理冲突，是用的index+1，而不是拉链法
};

#define WEAK_INLINE_COUNT 4
#define REFERRERS_OUT_OF_LINE 2

struct weak_entry_t {
    DisguisedPtr<objc_object> referent; // 被弱引用的对象
    // 引用该对象的对象列表，联合。 引用个数小于4，用inline_referrers数组。 用个数大于4，用动态数组weak_referrer_t *referrers
    union {
        struct {
            weak_referrer_t *referrers; // 弱引用该对象的对象指针地址的hash数组
            uintptr_t out_of_line_ness : 2; // 是否使用动态hash数组标记位
            uintptr_t num_refs : PTR_MINUS_2; // referrers数组中的元素个数
            uintptr_t mask; 
            uintptr_t max_hash_displacement; 
        };
        struct {
            // out_of_line_ness field is low bits of inline_referrers[1]
            weak_referrer_t inline_referrers[WEAK_INLINE_COUNT];
        };
    };
    bool out_of_line() {
        return (out_of_line_ness == REFERRERS_OUT_OF_LINE);
    }
    weak_entry_t& operator=(const weak_entry_t& other) {
        memcpy(this, &other, sizeof(other));
        return *this;
    }
    weak_entry_t(objc_object *newReferent, objc_object **newReferrer)
        : referent(newReferent) // 构造方法，里面初始化了静态数组
    {
        inline_referrers[0] = newReferrer;
        for (int i = 1; i < WEAK_INLINE_COUNT; i++) {
            inline_referrers[i] = nil;
        }
    }
};