ios 底层那点事（一）

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懒猫

一 ObjectC的本质

我们平常在Xcode编辑器写的Objective-C代码, Xocde编译器经过预处理器 (preprocessor) : 处理宏等→ 编译器 (compiler):将源代码 Objective-C转化为C\C++,C\C++再进一步转化汇编语言→ 目标代码 (object code)：汇编语言一一对应的机器语言 →链接器 (Linker) → 可执行程序 (executables)

编译流程

下面是Xcode自带将Objective-C代码转换为C\C++代码的命令

xcrun -sdk iphoneos clang -arch arm64 -rewrite-objc OC源文件 -o 输出的CPP文件
如果需要链接其他框架，使用-framework参数。比如-framework UIKit

NSObject的底层实现

main.m

#import 
#import 
@interface Student:NSObject
{
@public
    int _age;
    NSString * _name;
    
}
@end

@implementation Student
@end

int main(int argc, const char * argv[]) {
    @autoreleasepool {
        // insert code here...
        NSLog(@"Hello, World!");
        Student *s  = [[Student alloc]init];
        s->_name = @"箱子格";
        s->_age = 12;
        NSLog(@"%@",s);
        NSLog(@"%zd字节", class_getInstanceSize([NSObject class]));
        NSLog(@"%zd字节", class_getInstanceSize([Student class]));
        
    }
    return 0;
}

通过终端命令生成.cpp文件

xcrun -sdk iphoneos clang -arch arm64 -rewrite-objc main.m -o main.cpp

c++代码继承流程

我们发现Student和NSObject的底层实现代码如下：

struct Student_IMPL {
  struct NSObject_IMPL NSObject_IVARS;
  int _age;
  NSString *_name;
};

struct NSObject_IMPL {
  Class isa;
};

至此我们了解到Objective-C的对象、类主要是基于C\C++的结构体实现的

那么，一个NSObject对象占用多少内存呢？

通过以上代码，我们发现一个NSObject对象占用的内存大小是一个指针变量所占用的大小（64位机器下占8个字节。32位机器下占4个字节）

同样可以通过代码检验

方法一：通过runtime方法检验

NSLog(@"%zd", class_getInstanceSize([NSObject class]));

终端打印结果：

8

2.方法二：Xcode 实时查看内存数据

Debug -> Debug Workfllow -> View Memory （Shift + Command + M）

查看内存数据

我的xcode是64位机器下的，故isa指针占了8个字节,int 占了4个字节，NSString 占了8个字节，应该字节对其的规则，此时int需占8个字节，且当前内存为小端模式，高字节在地址高位，低字节在低地址低位，所以age在内存为0x000000000000000C，刚好为十进制12

3.方法三：可以通过lldb命令查看

通过lldb命令查看

二 OC对象的分类

Objective-C中的对象，简称OC对象，主要可以分为3种

instance对象（实例对象）
class对象（类对象）
meta-class对象（元类对象）

1.instance对象

instance对象就是通过类alloc出来的对象，每次调用alloc都会产生新的instance对象

Student *s1 = [[Student alloc]init];
Student *s2 = [[Student alloc]init];

s1、s2 是NSObject的instance对象（实例对象）
它们是不同的两个对象，分别占据着两块不同的内存

instance对象在内存中存储的信息包括:

isa指针
其他成员变量

image

2.Class 类对象

        Class objectClass1 = [obj1 class];
        Class objectClass2 = [obj2 class];
        Class objectClass3 = [NSObject class];
        Class objectClass4 = [[[NSObject class]class]class];
        Class objectClass5 = object_getClass(obj1);
        Class objectClass6 = object_getClass(obj2);

objectClass1 ~ objectClass5都是NSObject的class对象（类对象）
它们是同一个对象。每个类在内存中有且只有一个class对象
class对象在内存中存储的信息主要包括:
- isa指针
- superclass指针
- 类的属性信息（@property）、类的成员变量信息（ivar）
- 类的对象方法信息（instance method）、类的协议信息（protocol）
- ......

2.meta-class 元类

Class objectMetaClass = object_getClass([NSObject class]);

objectMetaClass是NSObject的meta-class对象（元类对象）
每个类在内存中有且只有一个meta-class对象
meta-class对象和class对象的内存结构是一样的，但是用途不一样，在内存中存储的信息主要包括
- isa指针
- superclass指针
- 类的类方法信息（class method）
- ......

isa指针

isa指向

instance的isa指向class
当调用对象方法时，通过instance的isa找到class，最后找到对象方法的实现进行调用

class的isa指向meta-class
当调用类方法时，通过class的isa找到meta-class，最后找到类方法的实现进行调用

class对象的superclass指针

Snip20180321_17.png

当Student的class要调用Person的类方法时，会先通过isa找到Student的meta-class，然后通过superclass找到Person的meta-class，最后找到类方法的实现进行调用

isa、superclass总结

instance的isa指向class
class的isa指向meta-class
meta-class的isa指向基类的meta-class
class的superclass指向父类的class
如果没有父类，superclass指针为nil
meta-class的superclass指向父类的meta-class
基类的meta-class的superclass指向基类的class
instance调用对象方法的轨迹
isa找到class，方法不存在，就通过superclass找父类
class调用类方法的轨迹
isa找meta-class，方法不存在，就通过superclass找父类

image.png