iOS底层原理 - 初始化一个NSObject对象会分配多少内存

首先想到,用runtime获取一下

int main(int argc, const char * argv[]) {
    @autoreleasepool {
        NSLog(@"%zd",class_getInstanceSize([NSObject class]));
    }
    return 0;
}
2021-03-21 21:14:50.894517+0800 objectAllocSize[7262:280902] 8
Program ended with exit code: 0

好的,分配8字节?
底层不是有个malloc_size(),咱们也试下

使用malloc_size()获取

int main(int argc, const char * argv[]) {
    @autoreleasepool {
        NSObject *obj = [[NSObject alloc]init];
        NSLog(@"%zd",class_getInstanceSize([NSObject class]));
        NSLog(@"%zd",malloc_size((__bridge const void*)obj));
    }
    return 0;
}
2021-03-21 21:16:22.305217+0800 objectAllocSize[7288:282321] 8
2021-03-21 21:16:22.305505+0800 objectAllocSize[7288:282321] 16
Program ended with exit code: 0

啥?怎么是16了?

来来来,探究下,到底是多少

咱们看下官方源码怎么写的

首先看下class_getInstanceSize()方法
size_t class_getInstanceSize(Class cls)
{
    if (!cls) return 0;
    return cls->alignedInstanceSize();
}
// Class's ivar size rounded up to a pointer-size boundary.
    uint32_t alignedInstanceSize() const {
        return word_align(unalignedInstanceSize());
    }

官方说明:// Class's ivar size rounded up to a pointer-size boundary.
好家伙,class_getInstanceSize()获取的是类的成员变量的大小

我们找下alloc方法的源码,看下怎么分配内存的

id 
_class_createInstanceFromZone(Class cls, size_t extraBytes, void *zone)
{
    void *bytes;
    size_t size;

    // Can't create something for nothing
    if (!cls) return nil;

    // Allocate and initialize
    size = cls->alignedInstanceSize() + extraBytes;

    // CF requires all objects be at least 16 bytes.
    if (size < 16) size = 16;

    if (zone) {
        bytes = malloc_zone_calloc((malloc_zone_t *)zone, 1, size);
    } else {
        bytes = calloc(1, size);
    }

    return objc_constructInstance(cls, bytes);
}

看看这句,有点眼熟

// Allocate and initialize
    size = cls->alignedInstanceSize() + extraBytes;

class_getInstanceSize() 就是调用这个方法alignedInstanceSize()读取内存大小的
但是!
源码往下看

// CF requires all objects be at least 16 bytes.
    if (size < 16) size = 16;

小于16则设置为16。所以底层已经规定了至少分配16个字节

所以,一个NSObject对象,系统会分配16字节内存

好了,那既然class_getInstanceSize() 是返回成员变量的内存大小,那为什么是8呢?

看看底层NSObject是个什么东西

struct NSObject_IMPL {
    Class isa;
};  

他是对应这样一个结构体,并且结构体里面只有一个Class isa;

#if !OBJC_TYPES_DEFINED
/// An opaque type that represents an Objective-C class.
typedef struct objc_class *Class;

Class他是个指向结构体的指针,所以他占用了8字节内存(64位环境下)

总结:

1、一个NSObject对象系统会给他分配16字节内存,16字节是底层规定的至少分配这么多,但这时候实际有使用的是8字节
2、class_getInstanceSize()方法获取的是有个类的对象的成员变量所占用内存大小
3、分配内存有个 内存对齐 的原则,目的是提高内存访问速度。即分配的总内存会是最大内存单元的倍数。以NSObject对象为例,最大内存单元是isa这个成员变量,即8,所以分配的总内存会是8的倍数(例:NSObject对象添加了三个int类型成员变量,8+3+3+3=20,原则上会分配24字节的内存。但是,实际会分配32字节内存。实际上这里涉及结构体内存对齐、系统内存对齐两个原则,按结构体内存对齐原则,确实只需要24字节内存,但实际向系统内申请内存是,系统内存对齐原则所分配的内存是16的倍数,所以系统给了32字节的内存)
4、class_getInstanceSize()相当于获取最小分配内存,malloc_size()则是获取实际分配了多少内存

扩展一:

自定义类对象又是怎么分配内存的?
1、自定义类也就是子类,首先他的isa是指向父类的类对象,然后会有父类的实例变量,再就是自己的实例变量
2、内存分配是以NSObject对象为基础,叠加上实例变量的内存空间。但是会优先使用已分配的空余的内存空间,即NSObject对象分配了16字节内存,实际使用了8字节,剩余的8字节会先分配给成员变量使用(例:又声明了2个int类型的成员变量,因为int类型占用4个字节,所以NSObject对象剩下8字节刚好给这两个成员变量使用,所以此时占用内存还是16字节)
3、子类的子类,则逐级叠加

扩展二:

对象声明的方法,又会多占多少内存呢?
1、方法不会使对象占用内存增大,想想,每初始化一个对象,都会分配一次空间,每个成员变量的值都会不同,单独分配内存空间可以理解,但是方法他不会变的,如果也跟着占用对象的内存空间,那不是很不合理。
2、方法是保存在isa,即类对象中。因此他不会增加对象所占内存空间

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