iOS OC对象探索

oc类、对象探索

首先我们创建一个oc类

@interface QHPerson : NSObject
@property (nonatomic,strong)NSString *name;
@end

然后用clang编译QHPerson.m文件

clang.png

会生成一个QHPerson.cpp文件，打开后对QHPerson.cpp进行分析，

结构体.png

我们发现QHPerson类在底层实际上是一个结构体，并且包含两个成员，一个是name,是自己定义的，还有一个NSObject_IVARS是系统默认的。
继续探索发现：

struct NSObject_IMPL {
    Class isa;
};

发现NSObject_IVARS底层是isa变量

setter、getter底层实现

//getter

static NSString * _Nonnull _I_QHPerson_name(QHPerson * self, SEL _cmd) {
    
    return (*(NSString * _Nonnull *)((char *)self + OBJC_IVAR_$_QHPerson$_name));
    
}

//setter
static void _I_QHPerson_setName_(QHPerson * self, SEL _cmd, NSString * _Nonnull name) {
    
    (*(NSString * _Nonnull *)((char *)self + OBJC_IVAR_$_QHPerson$_name)) = name;
    
}

extern "C" unsigned long int OBJC_IVAR_$_QHPerson$_name __attribute__ ((used, section ("__DATA,__objc_ivar"))) = __OFFSETOFIVAR__(struct QHPerson, _name);

通过上面的代码，我们发现属性的访问是通过对象的地址+OBJC_IVAR_$_QHPerson$_name(成员变量的偏移量)。
如下图：

set-get.png

isa 本质

上面我们分析到底层会给我们自动生成isa，那么isa究竟是啥，下面我们需要通过objc源码来分析。
之前的文章中，我们对象alloc后，对象会绑定类调用 obj->initIsa(cls);
创建实例

_class_createInstanceFromZone(Class cls, size_t extraBytes, void *zone,
                              int construct_flags = OBJECT_CONSTRUCT_NONE,
                              bool cxxConstruct = true,
                              size_t *outAllocatedSize = nil)
{
   ...省略

    if (!zone && fast) {
        obj->initInstanceIsa(cls, hasCxxDtor);
    } else {
        // Use raw pointer isa on the assumption that they might be
        // doing something weird with the zone or RR.
        obj->initIsa(cls);
    }
 ...省略
}

初始化isa

objc_object::initIsa(Class cls, bool nonpointer, UNUSED_WITHOUT_INDEXED_ISA_AND_DTOR_BIT bool hasCxxDtor)
{ 
  
...省略
    isa_t newisa(0);

    if (!nonpointer) {
//纯isa
        newisa.setClass(cls, this);
    } else {
     //绑定其他类信息
#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
#   if ISA_HAS_CXX_DTOR_BIT
        newisa.has_cxx_dtor = hasCxxDtor;
#   endif
        newisa.setClass(cls, this);
#endif
        newisa.extra_rc = 1;
    }
...省略
}

进入isa定义

union isa_t {
   ...省略

    uintptr_t bits;

private:
    // Accessing the class requires custom ptrauth operations, so
    // force clients to go through setClass/getClass by making this
    // private.
    Class cls;

public:
#if defined(ISA_BITFIELD)
    struct {
        ISA_BITFIELD;  // defined in isa.h
    };

#endif

...省略
};

发现isa底层是一个联合体，

union 常规用法

union 在同一块内存上，定义多个语义不相关的字段，以不同的方式使用它。读操作只对最近的写入字段有效，任何时刻只有一个字段的值有意义。union 为互斥存在的变量提供了非常高效的内存使用方式.

isa 结构

• bits：是一个 8 字节简单无符号长整形字段，主要用于引用计数位域的初始化和算术运算、魔术值初始化等
• cls：表示共用体 isa_t 对类对象的引用
• ISA_BITFIELD：字段在 64 bits 空间中定义了多个位域。它充分利用类对象内存 8 字节对齐和指数增长的特性：用低 3 bits 分别标志指针类型、是否有关联对象和是否有C++析构函数；用33 bits 寻址 36 bits 地址空间内的类对象；余下 28 bits 主要用于存储引用计数相关信息

在这里需要引出一个概念位域
有些信息在存储时，并不需要占用一个完整的字节， 而只需占几个或一个二进制位。例如在存放一个开关量时，只有0和1 两种状态， 用一位二进位即可。为了节省存储空间，并使处理简便，Ｃ语言又提供了一种数据结构，称为“位域”或“位段”。所谓“位域”是把一个字节中的二进位划分为几 个不同的区域，并说明每个区域的位数。每个域有一个域名，允许在程序中按域名进行操作。 这样就可以把几个不同的对象用一个字节的二进制位域来表示。位段成员必须声明为int、unsigned int或signed int类型（short char long）

举例：

struct bs     
{     
int a:8;     
int b:2;     
int c:6;     
};

bs共2个字节，a占用8位，b占用2位，c占用6为

ISA_BITFIELD 字段描述

isa 字段.png