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isa在对象中的作用

isa在对象中的作用

作者: Onego | 来源:发表于2019-12-20 15:23 被阅读0次

    isa是什么

    isa 是存在对象中类型是isa_t的联合体

    //去掉了一些多余的代码
    union isa_t {
        Class cls;
        uintptr_t bits;
        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
        };
    };
    
    nonpointer

    nonpointer代表是否是纯指针

    • 0 代表纯指针
    • 1 代表不止是类对象地址,isa 中包含了类信息、对象的引用计数等
    has_assoc

    关联对象标志位

    has_cxx_dtor

    该对象是否有 C++ 或者 Objc 的析构器,如果有析构函数,则需要做析构逻辑, 如果没有,则可以更快的释放对象

    shiftcls

    存储类指针的值。开启指针优化的情况下,在 arm64 架构中有 33 位用来存储类指针

    magic

    用于调试器判断当前对象是真的对象还是没有初始化的空间

    weakly_referenced

    存储对象是否被指向或者曾经指向一个 ARC 的弱变量,
    没有弱引用的对象可以更快释放。

    deallocating

    标志对象是否正在释放内存

    has_sidetable_rc

    当对象引用技术大于 10 时,则需要借用该变量存储进位

    extra_rc

    当表示该对象的引用计数值,实际上是引用计数值减 1, 例如,如果对象的引用计数为 10,那么 extra_rc 为 9。如果引用计数大于 10, 则需要使用到下面的 has_sidetable_rc

    isa 初始化

    核心代码

    objc_object::initIsa(Class cls, bool nonpointer, bool hasCxxDtor) 
    { 
        if (!nonpointer) {
            //如果是纯指针,直接设置到cls
            isa.cls = cls;
        } else {
            isa_t newisa(0);
    
            //arm64 #   define ISA_MAGIC_VALUE 0x000001a000000001ULL
            //ISA_MAGIC_VALUE  0b0000000000000000000000011010000000000000000000000000000000000001
            /* 
                ISA_MAGIC_VALUE 相当于 
                newisa.nonpointer = 0b1;
                newisa.magic = 0b011010;
            */
            newisa.bits = ISA_MAGIC_VALUE;  //标记空间被初始化
            // isa.magic is part of ISA_MAGIC_VALUE
            // isa.nonpointer is part of ISA_MAGIC_VALUE
    
            //has_cxx_dtor 标记是否存在c++ 析构函数
            newisa.has_cxx_dtor = hasCxxDtor;
    
            //shiftcls 保存指针的有效信息
            /*
            这里为什么要 >>3 ?
            主要原因是用于指针中无用的后三位清除减小内存的消耗
            指针要按照 8字节对齐,其指针后三位是没有意义的0
            所有指针地址结尾都是 8 或者 0 ( 如 0x0000000100b350f0)
            */
            newisa.shiftcls = (uintptr_t)cls >> 3;
    
            isa = newisa;
        }
    }
    

    isa 和 superclass 的指向图

    isa流程图.png

    验证这幅图的正确性

    运行环境 x86_64

    1. 先检查实例对象内存
    // 检查 object 对象内存,并格式化打印 4个内存空间
    (lldb) x/4gx object
    0x101120ba0: 0x001d800100001131 0x0000000000000000
    0x101120bb0: 0x0000000000000002 0x00007fff9e64e898
    
    // 冒号左边的表示地址,右边的表示内容
    (lldb) po 0x101120ba0
    <LGPerson: 0x101120ba0>
    
    // 第一个存储的内容 0x001d800100001131 就是isa
    // 通过 & ISA_MASK 运算可以得到父类对象地址
    // 当前环境下 ISA_MASK
    //#   define ISA_MASK        0x00007ffffffffff8ULL
    (lldb) p/x 0x001d800100001131 & 0x00007ffffffffff8ULL
    (unsigned long long) $25 = 0x0000000100001130
    (lldb) po 0x0000000100001130
    LGPerson
    
    
    2. 检查类对象内存
    //上一步操作 得到 0x0000000100001130 就是类对象地址
    // 检查父类对象内存
    (lldb) x/4gx 0x0000000100001130
    0x100001130: 0x001d800100001109 0x0000000100b35140
    0x100001140: 0x0000000100f6df70 0x0000000400000007
    
    //结构和实例对象一致
    //第一个就是isa ,这里的isa指向的是元类对象
    (lldb) p/x 0x001d800100001109 & 0x00007ffffffffff8ULL
    (unsigned long long) $31 = 0x0000000100001108
    (lldb) po 0x0000000100001108
    LGPerson
    
    //第二个是 superclass (从这里看到了继承关系),实例对象第二个空间是空的
    //当前类是继承与 NSObject的,就到了途中的 Root Class
    //只有isa 经过了 & ISA_MASK处理,superclass 存储的就是纯指针
    (lldb) po 0x0000000100b35140
    NSObject
    
    
    3. 检查元类对象内存
    //上一步操作 得到 0x0000000100001108 就是元类对象地址
    // 检查元类对象内存
    (lldb) x/4gx 0x0000000100001108
    0x100001108: 0x001d800100b350f1 0x0000000100b350f0
    0x100001118: 0x000000010122d320 0x0000000300000007
    
    //结构与类对象一致
    //第一个就是isa ,这里的isa指向的是元类对象
    (lldb) p/x 0x001d800100b350f1 & 0x00007ffffffffff8ULL
    (unsigned long long) $34 = 0x0000000100b350f0
    (lldb) po 0x0000000100b350f0
    NSObject
    
    //第二个是 superclass
    //元类的继承与类是差不多的,继承自根元类(Meta Root Class)
    (lldb) po 0x0000000100b350f0
    NSObject
    
    
    4. 检查根元类对象内存
    //上一步操作 得到 0x0000000100b350f0 就是根元类对象地址
    // 检查根元类对象内存
    (lldb) x/4gx 0x0000000100b350f0
    0x100b350f0: 0x001d800100b350f1 0x0000000100b35140
    0x100b35100: 0x0000000100f6e320 0x0000000400000007
    
    //第一个就是isa ,这里的isa指向的自己 
    (lldb) p/x 0x001d800100b350f1 & 0x00007ffffffffff8ULL
    (unsigned long long) $38 = 0x0000000100b350f0
    (lldb) po 0x0000000100b350f0
    NSObject
    
    //第二个是 superclass
    //根据之前检查 0x0000000100b35140 是NSObject (基类)
    //根元类 的superclas指向了基类,也就是继承自基类
    (lldb) po 0x0000000100b35140
    NSObject
    
    //至此isa 以及superclass ,以及完成了闭环。
    //图上的指向验证完成
    

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