Objective-C对象的本质

一、OC对象的本质

我们平时编写的Objective-C代码,底层实现其实都是C\C++代码


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Objective-C的面向对象都是基于C\C++的数据结构实现的

思考:Objective-C的对象、类主要是基于C\C++的什么数据结构实现的?
答:结构体

将Objective-C代码转换为C\C++代码

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


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二、实时查看内存数据

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


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除此之外,也可以使用LLDB指令

三、2个容易混淆的函数

1.创建一个实例对象,至少需要多少内存?

#import 
class_getInstanceSize([NSObject class]);

2.创建一个实例对象,实际上分配了多少内存?

#import 
malloc_size((__bridge const void *)obj);

四、常用LLDB指令

print、p:打印
po:打印对象
-----------------------------------------
读取内存
memory read/数量格式字节数  内存地址
x/数量格式字节数  内存地址
x/3xw  0x10010

格式
x是16进制,f是浮点,d是10进制

字节大小
b:byte 1字节,h:half word 2字节
w:word 4字节,g:giant word 8字节
-----------------------------------------
修改内存中的值
memory  write  内存地址  数值
memory  write  0x0000010  10

五、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
1.instance对象(实例对象)
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


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object1、object2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


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instance对象在内存中存储的信息包括
(1)isa指针
(2)其他成员变量
2.class对象(类对象)


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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


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class对象在内存中存储的信息主要包括
(1)isa指针
(2)superclass指针
(3)类的属性信息(@property)、类的对象方法信息(instance method)
(4)类的协议信息(protocol)、类的成员变量信息(ivar)

3.meta-class对象(元类对象)


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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
(1)isa指针
(2)superclass指针
(3)类的类方法信息(class method)


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注意:以下代码获取的objectClass是class对象,并不是meta-class对象

Class objectClass = [NSObject class] class];

查看Class是否为meta-class

#import 

BOOL result = class_isMetaClass([NSObject class]);

六、 isa指针

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instance的isa& ISA_MASK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& ISA_MASK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

从64bit开始,isa需要进行一次位运算,才能计算出真实地址,32位直接不需要进行位运算。

七、class对象的superclass指针

当Student的instance对象要调用Person的对象方法时,会先通过isa找到Student的class,然后通过superclass找到Person的class,最后找到对象方法的实现进行调用


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八、meta-class对象的superclass指针

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。


九、isa、superclass总结

1.instance的isa指向class

2.class的isa指向meta-class

3.meta-class的isa指向基类的meta-class

4.class的superclass指向父类的class
如果没有父类,superclass指针为nil

5.meta-class的superclass指向父类的meta-class
基类的meta-class的superclass指向基类的class

6.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

7.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


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十、objc4源码下载

  • https://opensource.apple.com/tarballs/objc4/
    窥探struct objc_class的结构
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十一、相关面试题

1.一个NSObject对象占用多少内存?
系统分配了16个字节给NSObject对象(通过malloc_size函数获得)
但NSObject对象内部只使用了8个字节的空间(64bit环境下,可以通过class_getInstanceSize函数获得)

2.对象的isa指针指向哪里?
instance对象的isa指向class对象
class对象的isa指向meta-class对象
meta-class对象的isa指向基类的meta-class对象

3.OC的类信息存放在哪里?
对象方法、属性、成员变量、协议信息,存放在class对象中
类方法,存放在meta-class对象中
成员变量的具体值,存放在instance对象

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