Objective-C的本质

OC对象的本质
OC对象的本质-窥探OC对象内存结构
OC对象的本质-继承关系
在面试中常遇到关于OC的本质,下面我们通过一道面试题来分析,探索问题的本质。

面试题:一个NSObject对象占用多少内存?

  • 我们我们平时编写的Objective-C代码,底层实现其实都是C\C++代码


    OC代码的转化过程.png
  • 所以Objective-C的面向对象都是基于C\C++的数据结构实现的
  • Objective-C的对象、类主要是基于C\C++的结构体实现的

下面通过创建OC文件及对象,将OC转化为C++来探索OC的本质
Objective-C代码如下

#import 
int main(int argc, const char * argv[]) {
    @autoreleasepool {
        NSObject *objc = [[NSObject alloc] init];
    }
    return 0;
}

通过命令行将OC的main.m文件转化为c++文件

clang -rewrite-objc main.m -o main.cpp
生成main.cpp
// 这种方式没有指定架构例如arm64架构 其中cpp代表(c plus plus)

指定架构模式的命令行,使用xcode工具 xcrun

xcrun  -sdk  iphoneos  clang  -arch  arm64  -rewrite-objc  main.m  -o  main_arm64.cpp
输出的  main_ arm64.cpp  CPP文件

我们去目录文件下可以看到
cpp

已生成main-arm64.cpp,打开搜索NSObject可以看到NSObject类的实现是一个结构体,里面有一个Class类型的isa指针

struct NSObject_IMPL {
    Class isa;
};

下面我们看一个更复杂一点的类,声明一个Student类,这个类的结构又是怎样的呢?内存又是如何布局的呢?

@interface Student : NSObject
{
    @public
    int _no;
    int _age;
}
@end

@implementation Student

@end

int main(int argc, const char * argv[]) {
    @autoreleasepool {
        
        Student *stu = [[Student alloc] init];
        stu->_no = 4;
        stu->_age = 5;
        
        NSLog(@"%p", stu);
    }
    return 0;
}

按上述过程我们再执行命令行生成一个新的cpp文件,搜索Student

struct Student_IMPL {
    struct NSObject_IMPL NSObject_IVARS;
    int _no;
    int _age;
};

因为NSObject_IMPL内部只包含一个Class isa,占用8个字节, NSObject_IMPL也占用8个字节,我们可以认为Student结构是

struct Student_IMPL {
    Class isa;
    int _no;
    int _age;
};

因此我们认为OC对象转换为C/C++实现,就是结构体,这个结构体占用多少内存空间,我们的OC对象就占用多少内存空间


OC对象本质

将Student强转成结构体,取相应的值我们看看

struct Student_IMPL *stuImp = (__bridge struct Student_IMPL *)(stu);
NSLog(@"_no=%d, _age=%d", stuImp->_no, stuImp->_age);

输出结果:
_no=4, _age=5
因此认证Student对象和对应的结构体是相等的。

NSLog(@"%zd  %zd",
              class_getInstanceSize([NSObject class]),
              class_getInstanceSize([Student class])
              );
输出结果:8  16

即NSObject对象内部只有一个成员isa,占用8个字节,Student对象内部有一个isa占8个字节,一个_no成员占4个字节,一个_age成员占4个字节,共16字节。

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