iOS - 对象内存分布

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参考

对象内存分布

intro

OC底层

我们平时编写的OC代码，底层实现其实都是C\C++代码

OC -> C\C++ -> 汇编语言 -> 机器语言

将OC代码转换为 C\C++ 代码

OC转C++

实时查看内存数据

首先运行到断点, (Xcode) Debug -> Debug Workfllow -> View Memory （Shift + Command + M）

也可以用 lldb 指令

对象所占内存

一个NSObject对象占用多少内存?

alloc时, 系统会分配, 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）

// alloc会分配16个字节, 前8字节存放isa
NSObject *obj = [[NSObject alloc] init];

// 获得obj指针所指向内存的大小 >> 16
NSLog(@"%zd", malloc_size((__bridge const void *)obj));

// 获得 NSObject 实例对象的成员变量所占用的大小 >> 8 
// 返回的也是对齐过的
NSLog(@"%zd", class_getInstanceSize([NSObject class]));

注: size_t 是 8

关于这2个容易混淆的函数

class_getInstanceSize()

创建一个实例对象, 至少需要多少内存

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

malloc_size()

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);

对象内存布局

一个OC对象在内存中是如何布局的？

根类 NSObject 的对象

@interface NSObject {
    Class isa;
}
@end

// 结构体占8字节
struct NSObject_IMPL {
    Class isa; // 8
}

typedef struct objc_class *Class;

继承自 NSObject

@interface Person: NSObject {
    int _age;
}
@end

// 父类的成员变量放在前面, 自己的成员变量放在后面
// 结构体占16字节; 8 + 4, 经过内存对齐为16(结构体的大小必须是最大成员大小的倍数)
struct Person_IMPL {
    // 子类包含了父类的结构体实例
    struct NSObject_IMPL NSObject_IVARS; // 8
    int _age; // 4
}

// 上面的相当于:
struct Student_IMPL {
    Class isa;
    int _age;
}

继承自 Person

@interface Student: Person {
    int _no;
}
@end

// 结构体占16字节; Person_IVARS虽然占用16字节, 但是有4字节未利用, 直接给_no使用
struct Student_IMPL {
    // 子类包含了父类的结构体实例
    struct Person_IMPL Person_IVARS; // 16
    int _no; // 4 
}

添加的属性会生成_成员变量, 添加到结构体中, 但set/get方法并不存放到这个结构体中

因为方法只需要一份, 而成员变量是每个实例对象都要有一份

拥有更多成员变量的对象

@interface QGPerson: NSObject {
    int _age;
    int _height;
    int _weight;
}
@end

QGPerson *p = [[QGPerson alloc] init];
// 32 - 24
// 因为iOS系统分配内存, 都是16的倍数, (为了加快内存分配速度, 内存都是一块一块的, 一块就是16)
// GNU 的宏定义 MALLOC_ALIGNMENT , 运行在iOS下, 就是16
// 虽然QGPerson只需要24字节, 申请内存空间时申请的是24, 但是系统会给16的倍数, 也就是32
NSLog(@"%zd - %zd", malloc_size((__bridge const void *)(p)), class_getInstanceSize([QGPerson class]));

// clang编译后的C++结构体, 共占 24 字节
struct QGPerson_IMPL {
    struct NSObject_IMPL NSObject_IVARS; // 8
    int _age; // 4
    int _height; // 4
    int _weight; // 4
}

NSLog(@"%zd", sizeof(struct QGPerson_IMPL)); // 24

sizeof()

sizeof() 并不是函数, 不存在函数调用, 这只是个运算符, 在编译时就会确定, 直接转成一个常数, 通过汇编代码可以看到;

<u>sizeof() 获取的是类型的大小, 即便我们传入的是实例, 也是获取实例的类型的大小;</u>

如 int a = 10; sizeof(a);, 获取的是 int 的大小, 直接转成8;

如 QGPerson *p = [[QGPerson alloc] init]; sizeof(p);, 编译时会识别p的实际类型, 是QGPerson * , 指针变量占用8字节, 直接转成8, 这里并不能知道QGPerson的实例p所占内存空间的实际大小;