isa在对象中的作用

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


// 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