isa结构解析

我们知道绝大多数的OC对象都是继承自NSObject，而在NSObject的定义中只有一个属性---isa，而isa就是什么，保存了哪些信息，本文将对此进行探究。

@interface NSObject  {
#pragma clang diagnostic push
#pragma clang diagnostic ignored "-Wobjc-interface-ivars"
    Class isa  OBJC_ISA_AVAILABILITY;
#pragma clang diagnostic pop
}

探究isa源码位置

我们同样是通过苹果开源的代码objc4来探索isa的本质。

前面通过OC对象alloc流程分析，得知alloc最终会走到_class_createInstanceFromZone中创建对象，而在其中调用了一个initInstanceIsa方法，顾名思义，这是一个初始化isa的方法，我们可以通过这个方法，窥探苹果isa中储存了哪些信息。

跟进initInstanceIsa方法，

inline void 
objc_object::initInstanceIsa(Class cls, bool hasCxxDtor)
{
    ASSERT(!cls->instancesRequireRawIsa());
    ASSERT(hasCxxDtor == cls->hasCxxDtor());

    initIsa(cls, true, hasCxxDtor);
}

继续跟进initIsa，

inline void 
objc_object::initIsa(Class cls, bool nonpointer, bool hasCxxDtor) 
{ 
    ASSERT(!isTaggedPointer()); 
    
    if (!nonpointer) {
        isa = isa_t((uintptr_t)cls);
    } 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;
    }
}

可以看到，isa是isa_t类型的,我们可以开始探究isa的本质。

isa_t的定义

在objc-private.h的68～79行中，isa_t是这么定义

union isa_t {
    isa_t() { }
    isa_t(uintptr_t value) : bits(value) { }

    Class cls;
    uintptr_t bits;
#if defined(ISA_BITFIELD)
    struct {
        ISA_BITFIELD;  // defined in isa.h
    };
#endif
};

可以看到isa_t是一个联合体（共用体），根据联合体的性质，isa_t有3种可能的值:Class类型、uintptr_t类型和struct类型，这三个值共用一块内存，联合体的内存大小根据最大类型值的大小而定，而isa_t中，Class是指针类型，大小为8个字节，uintptr_t实际是long类型，也是8个字节，而struct也是8个字节（可以查看ISA_BITFIELD的定义计算得到），所以，isa_t占用8个字节的内存。

因为isa_t三个值都是相同的8个字节大小，所以可以说它们之间是互斥的，赋予isa另一个类型的值将会覆盖初始的类型值。