一. 探究对象本质
需要用到Clang, 利用Clang 编译OC文件
Clang是⼀个C语⾔、C++、Objective-C语⾔的轻量级编译器。
源代码发布于BSD协议下。Clang将⽀持其普通lambda表达式、返回类型的简化处理以及更好的处理constexpr关键字。
Clang是⼀个由Apple主导编写，基于LLVM的C/C++/Objective-C编译器。
我们通过xcrun 编译
编译 main.m
xcrun -sdk iphonesimulator clang -rewrite-objc TObjec.mt
@interface TObject : NSObject
@property (nonatomic, copy) NSString *prString;
@property (nonatomic, assign) int prInt1;
@property (nonatomic, assign) int prInt2;
@end
#ifndef _REWRITER_typedef_TObject
#define _REWRITER_typedef_TObject
typedef struct objc_object TObject;
typedef struct {} _objc_exc_TObject;
#endif
extern "C" unsigned long OBJC_IVAR_$_TObject$_prString;
extern "C" unsigned long OBJC_IVAR_$_TObject$_prInt1;
extern "C" unsigned long OBJC_IVAR_$_TObject$_prInt2;
struct TObject_IMPL {
struct NSObject_IMPL NSObject_IVARS;
int _prInt1;
int _prInt2;
NSString * _Nonnull _prString;
};
// @property (nonatomic, copy) NSString *prString;
// @property (nonatomic, assign) int prInt1;
// @property (nonatomic, assign) int prInt2;
/* @end */
#pragma clang assume_nonnull end
对象的 prString 等属性也得到了体现
所以对象的本质是结构体
对象结构
typedef struct objc_object TObject; 表示 TObject 就是一个objc_object 类型的结构体，也就是说 每个对象在底层都是一个 objc_object 类型的结构体
/// An opaque type that represents an Objective-C class.
typedef struct objc_class *Class;
/// Represents an instance of a class.
struct objc_object {
Class _Nonnull isa OBJC_ISA_AVAILABILITY;
};
每个对象都有一个 isa 指针, isa 指向的是一个 objc_class 的结构体
二. isa 是什么
Objective-C 是一门面向对象的语言，所以每个OC对象都有一个隐藏的数据结构，这个结构就是OC对象的第一个成员变量，他就是isa指针，指针指向的是内存空间的一片地址
isa的类型
结合第二篇篇 对象创建过程 ，会调用 initInstanceIsa 初始化指针对象
inline void
objc_object::initInstanceIsa(Class cls, bool hasCxxDtor)
{
ASSERT(!cls->instancesRequireRawIsa());
ASSERT(hasCxxDtor == cls->hasCxxDtor());
initIsa(cls, true, hasCxxDtor);
}
inline void
objc_object::initIsa(Class cls, bool nonpointer, bool hasCxxDtor)
{
ASSERT(!isTaggedPointer());
if (!nonpointer) {
isa = isa_t((uintptr_t)cls); // 初始化isa
} else {
ASSERT(!DisableNonpointerIsa);
ASSERT(!cls->instancesRequireRawIsa());
isa_t newisa(0);
#if SUPPORT_INDEXED_ISA
ASSERT(cls->classArrayIndex() > 0);
newisa.bits = ISA_INDEX_MAGIC_VALUE;
// isa.magic is part of ISA_MAGIC_VALUE
// isa.nonpointer is part of ISA_MAGIC_VALUE
newisa.has_cxx_dtor = hasCxxDtor;
newisa.indexcls = (uintptr_t)cls->classArrayIndex();
#else
newisa.bits = ISA_MAGIC_VALUE;
// isa.magic is part of ISA_MAGIC_VALUE
// isa.nonpointer is part of ISA_MAGIC_VALUE
newisa.has_cxx_dtor = hasCxxDtor;
newisa.shiftcls = (uintptr_t)cls >> 3;
#endif
// This write must be performed in a single store in some cases
// (for example when realizing a class because other threads
// may simultaneously try to use the class).
// fixme use atomics here to guarantee single-store and to
// guarantee memory order w.r.t. the class index table
// ...but not too atomic because we don't want to hurt instantiation
isa = newisa;
}
}
从这里可以看出 isa 是一个isa_t的类型
union isa_t {
isa_t() { }
isa_t(uintptr_t value) : bits(value) { }
Class cls; //表示isa 关联类的类型
uintptr_t bits;
// cls 和 bits 两者是互斥的关系
#if defined(ISA_BITFIELD)
struct {
ISA_BITFIELD; // defined in isa.h
};
#endif
};
// 下面就是 ISA_BITFIELD 的定义
# if __arm64__
# define ISA_MASK 0x0000000ffffffff8ULL
# define ISA_MAGIC_MASK 0x000003f000000001ULL
# define ISA_MAGIC_VALUE 0x000001a000000001ULL
# define ISA_BITFIELD \
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
# define RC_ONE (1ULL<<45)
# define RC_HALF (1ULL<<18)
# elif __x86_64__
# define ISA_MASK 0x00007ffffffffff8ULL
# define ISA_MAGIC_MASK 0x001f800000000001ULL
# define ISA_MAGIC_VALUE 0x001d800000000001ULL
# define ISA_BITFIELD \
uintptr_t nonpointer : 1; \
uintptr_t has_assoc : 1; \
uintptr_t has_cxx_dtor : 1; \
uintptr_t shiftcls : 44; /*MACH_VM_MAX_ADDRESS 0x7fffffe00000*/ \
uintptr_t magic : 6; \
uintptr_t weakly_referenced : 1; \
uintptr_t deallocating : 1; \
uintptr_t has_sidetable_rc : 1; \
uintptr_t extra_rc : 8
# define RC_ONE (1ULL<<56)
# define RC_HALF (1ULL<<7)
# else
# error unknown architecture for packed isa
# endif
- isa_t 使用的是联合体 union 类型，联合体类型内存使用精细灵活，节省空间，也称作共用体，共用一个内存首地址
- Class cls 表示 isa 所关联的类的类型
- uintptr_t bits 这是保存着一段isa 通过 位域偏移后的数据
nonpointer. 对 isa 指针优化，0表示纯 isa 指针，1表示包含了类信息，对象引用计数等
has_assoc:关联对象标志位，0没有，1存在;
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:指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:如果为1，代表引用计数过大无法存储在 isa 中，
那么超出的引用计数会存储在一个叫 SideTable 结构体的RefCountMap（引用计数表）散列表中
extra_rc：里面存储的值是对象本身之外的引用计数的数量，这 19 位如果不够存储，has_sidetable_rc的值就会变为 1；
验证 shiftcls 存储的的类信息
x/4g: 以十六进制打印person的4段内存情况，其中第一段就是 isa
>> 3, <<3 就是将 右边3字节清除，也就是清除 nonpointer，has_assoc， has_cxx_dtor 这三个东东
<<17 ,>>17 原因同上
最终位移计算出来的地址 就是 shiftcls 这个东西
这也验证了 shiftcls 就是存储类的信息
image.png
所以 isa 内存结构如下
image.png
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