NSObject相關

NSObject知識點

一個NSObject對象佔用多少內存？

🌰

NSObject *object = [[NSObject alloc] init];
//獲取類對象所佔有內存大小
NSLog(@"%zu", class_getInstanceSize([object class]));
//獲取NSObject實例對象所佔用內存大小
NSLog(@"%zu", malloc_size((__bridge void *)object)); //16
class_getInstanceSize是獲取類對象在內存中的大小是8個字節，而malloc_size是獲取實例對象在內存中的大小是16個字節，那究竟一個NSObject在內存中是佔用8個字節還是16個字節呢，我們來繼續深入了解。
類對象大小
struct NSObject_IMPL {
   Class isa;
};

size_t class_getInstanceSize(Class cls)
{
    return cls->alignedInstanceSize();
}
// Class's ivar size rounded up to a pointer-size boundary.
uint32_t alignedInstanceSize() const {
    return word_align(unalignedInstanceSize());
}
將代碼轉化為cpp源碼，可以看到類對象底層實現其實就是一個簡單的結構體，包含一個isa的類對象指針，在64位系統下，一個指針佔用內存就是8個字節！class_getInstanceSize源碼底層是獲取類對象中變量所佔用的內存大小，因為類對象結構體中只有一個isa指針變量，所以一個類對象佔用內存大小是8個字節。所以類的本質是一個佔用內存八個字節的結構體！實例對象大小
inline size_t instanceSize(size_t extraBytes) const {
  size_t size = alignedInstanceSize() + extraBytes;
  // CF requires all objects be at least 16 bytes.
  if (size < 16) size = 16;
    return size;
}
當我們使用alloc方法生成一個對象底層會調用到instanceSize方法，如果我們的對象中變量所佔用的內存大小小於16個字節的話，系統默認會幫我們將對象內存大小擴充到16個字節，而實際中對象所使用到的內存只有8個字節而已！
🌰
@interface JZPerson : NSObject
{
    @public
    int age;
    int num;
}
@end
@implementation JZPerson
@end

@interface JZBoy : JZPerson
{
    @public
    int sex;
    int sex2;
}
@end
@implementation JZBoy
@end

int main(int argc, const char * argv[]) {
    @autoreleasepool {
        JZBoy *boy = [[JZBoy alloc] init];
        NSLog(@"%zu", class_getInstanceSize([JZBoy class]));
        NSLog(@"%zu", malloc_size((__bridge void *)boy));
    }
    return 0;
}
第一行輸出結果是24，這裡涉及到內存對齊問題，結構體的大小必須是最大成員內存大小的倍數，本來這裡的變量佔用內存大小只有20個字節，但是系統會幫我們分配24個字節，即8的整數倍。第二行輸出的結果是32，這裡到底為什麼是32，我們要繼續分析alloc方法的底層實現代碼！
_class_createInstanceFromZone(Class cls, size_t extraBytes, void *zone)
{
    void *bytes;
    size_t size;

    //獲取對象中變量實際佔用內存大小，extraBytes一般為0
    size = cls->alignedInstanceSize() + extraBytes;

    // CF requires all objects be at least 16 bytes.
    if (size < 16) size = 16;
    //這個方法蘋果幫我們的內存大小做了處理
    bytes = calloc(1, size);
    return objc_constructInstance(cls, bytes);
}

calloc(size_t num_items, size_t size) {
  #define NANO_MAX_SIZE   256 /* Buckets sized {16, 32, 48, ..., 256} */
}

我們下載了malloc源碼，可以看到蘋果底層是以桶的概念來分配內存的，而且分配對象內存大小是以16位元組的整數倍來進行分配的！
小結
類的本質其實是結構體來實現的，佔用的內存大小為一個isa的類指針大小！實例對象佔用內存大小其實是按照16的整數倍來進行內存大小的分配，以空間換時間，提高系統的運行效率！
對象的isa指針指向哪裡？
🌰
#   define ISA_MASK        0x00007ffffffffff8ULL
@interface Person : NSObject
{
    @public
    int _age;
}
@property (nonatomic, assign) int height;
@end
@implementation Person
@end
//為了獲取類對象的isa指針地址
struct NSObject_Class {
    Class isa;
    Class superclass;
};
int main(int argc, const char * argv[]) {
    @autoreleasepool { 
        //instance 實例對象
        Person *personObject = [[Person alloc] init];
        //class 類對象
        Class personClass = [personObject class];
        //meta-class 元類對象
        Class personMetaClass = object_getClass(personClass);
        struct NSObject_Class *objectClass = (__bridge struct NSObject_Class *)personClass;
        struct NSObject_Class *metaClass = (__bridge struct NSObject_Class *)personMetaClass;
    }
    return 0;
}
OC底層實現源碼其實就是將對象的isa指針&ISA_MASK就得到了父類的地址。
實例對象personObject的isa&ISA_MASK = personClass類對象的地址；類對象personClass的isa&ISA_MASK = personMetaClass元類對象的地址；
這個就是驗證的結果：
(lldb) p/x personObject->isa
(Class) $0 = 0x001d8001000011d9 Person
(lldb) p/x personClass
(Class) $1 = 0x00000001000011d8 Person
(lldb) p/x 0x001d8001000011d9 & 0x00007ffffffffff8ULL
(unsigned long long) $2 = 0x00000001000011d8
(lldb) p/x objectClass->isa
(Class) $3 = 0x00000001000011b0
(lldb) p/x personMetaClass
(Class) $4 = 0x00000001000011b0
(lldb) p/x 0x00000001000011b0 & 0x00007ffffffffff8ULL
(unsigned long long) $5 = 0x00000001000011b0
小結
class對象的isa指向meta-class對象；meta-class對象的isa指向基類的meta-class對象；
OC的類信息存放在哪裡？
🌰
@interface Person : NSObject<NSCoding>
{
    @public
    int _age;
}
@property (nonatomic, assign) int height;
@end

@implementation Person
- (void)name {
    NSLog(@"name");
}
+ (void)eat {
    NSLog(@"eat");
}
@end
通過底層源碼來窺探實例對象變量，方法，類方法等信息的存儲情況：
小結
對象方法、屬性、成員變量、協議信息，存放在class對象中；isa、superclass總結
meta-class的isa指向基類的meta-classclass的superclass指向父類的class，如果沒有父類，superclass指針為nilmeta-class的superclass指向父類的meta-class，基類的meta-class的superclass指向基類的類對象classinstance調用對象方法的軌跡isa找到class，方法不存在，就通過superclass找父類class調用類方法的軌跡isa找meta-class，方法不存在，就通過superclass找父類