初探OC底层原理之对象本质&isa分析

一.了解clang

• 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
• 2013年4⽉,Clang已经全⾯⽀持C++11标准，并开始实现C++1y特性（也就是C++14，这是
  C++的下⼀个⼩更新版本）。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。 [2]
  Clang是⼀个C++编写、基于LLVM、发布于LLVM BSD许可证下的C/C++/Objective-C/
  Objective-C++编译器。它与GNU C语⾔规范⼏乎完全兼容（当然，也有部分不兼容的内容，
  包括编译命令选项也会有点差异），并在此基础上增加了额外的语法特性，⽐如C函数重载
  （通过attribute((overloadable))来修饰函数），其⽬标（之⼀）就是超越GCC

二.编译oc文件为c++文件

• 1.直接命令行编译

clang -rewrite-objc main.m -o main.cpp 把⽬标⽂件编译成c+
+⽂件
 

• 2.如果有系统库会报错 如：（UIKit报错问题）

clang -rewrite-objc -fobjc-arc -fobjc-runtime=ios-13.0.0 -isysroot /
Applications/Xcode.app/Contents/Developer/Platforms/
iPhoneSimulator.platform/Developer/SDKs/iPhoneSimulator13.0.sdk main.m

• 3.用xcode 编译（xcode安装的时候顺带安装了xcrun命令，xcrun命令在clang的基础上进⾏了
  ⼀些封装，要更好⽤⼀些）

xcrun -sdk iphonesimulator clang -arch arm64 -rewrite- 
objc main.m -o 
main-arm64.cpp (模拟器)

xcrun -sdk iphoneos clang -arch arm64 -rewrite-objc    
main.m -o main�arm64.cpp (⼿机)

三.分析c++文件

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• 从上图可以看出对象在底层的本质是一个结构体

• 跟踪NSObject_IMPL结构类型可以看到如图下：

  
  
  16238097133294.jpg

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• 从上面图可以得出objc 底层调用就是objc_object

  
  
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• id class = [class new] 为什么我们id 类型可以获取所有的属性类型而且不需要加，因为他的底层就是id

@property (nonatomic, strong) NSString *nikeName

• 为什么属性自带set 和get 方法 根据底层跟踪如下

static NSString * _I_LGPerson_nikeName(LGPerson * self, SEL _cmd) { return (*(NSString **)((char *)self + OBJC_IVAR_$_LGPerson$_nikeName)); }
static void _I_LGPerson_setNikeName_(LGPerson * self, SEL _cmd, NSString *nikeName) { (*(NSString **)((char *)self + OBJC_IVAR_$_LGPerson$_nikeName)) = nikeName; }

• 总结：对象本质就是一个结构体，属性成员变量实现了get和和set方法.
• 流程分析 ：
• LGPerson -->找到LGPerson_IMPL -->NSObject_IMPL--->Class

了解结构体和联合体

• 结构体(struct)中所有变量是“共存”的——优点是“有容乃⼤”，
  全⾯；缺点是struct内存空间的分配是粗放的，不管⽤不⽤，全分配
• 联合体(union)中是各变量是“互斥”的——缺点就是不够“包容”；但优点是内存使⽤更为精细灵活，也节省了内存空间

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• 从上图输出可以得出互斥更加节省内存空间（BOOL front: 1; 1代表一个byte，8个byte=1字节）

isa 的分析

• 以arm64为例
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• nonpointer：表示是否对 isa 指针开启指针优化
  0：纯isa指针，1：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，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：志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。

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• 用类的地址值与ISA_MASK 与就可以得出isa的信息

• 2 根据isa里面成员变量所占字节平移一样可以算出isa的信息操作如下图

• 图一：

  
  
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• 图二

  
  
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• 图三

  
  
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• 在图一在摸仪器的中shiftcls位置在44，如图二所示 左边占17字节 右边占 3字节

• 平分方式如图三 得出结果如图一输出

new与init 的关联

+ (id)new {
    return [callAlloc(self, false/*checkNil*/) init];
}

- (id)init {
    return _objc_rootInit(self);
}

• 从上看出new 不仅只是对对象进行初始化而且同时进行内存分配，init只是单纯的对对象进行初始化操作