OC对象内存布局与isa指针

一、Objective-C的本质

• Objc的底层实现是C\C++代码：objc->C\C+±>汇编->机器语言
• Objc的对象，类主要是基于C\C++中的结构体实现
• 将Objc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

二、一个objc对象如何进行内存布局？考虑父类的情况

类结构图：

对象的底层实现

• oc的代码

@interface Person : NSObject
{
    @public
    int _age;
}
@end

@interface Student : Person
{
    @public
    int _no;
}
@end

@interface Graduate : Student
{
    @public
    int grade;
}
@end

@implementation Graduate

@end

对应的C++代码

struct NSObject_IMPL {
    Class isa;
};

struct Person_IMPL {
    struct NSObject_IMPL NSObject_IVARS; // 8
    int _age; // 4
};

struct Student_IMPL {
    struct Person_IMPL Person_IVARS; 
    int _no; 
}; 


 Student *stu = [[Student alloc] init];
 stu->_age = 2;
 stu->_no = 3;
 NSLog(@"stu - %zd", class_getInstanceSize([Student class]));  // 16
 NSLog(@"stu - %zd", malloc_size((__bridge const void *)stu)); // 16

 Graduate *grade = [[Graduate alloc] init];
grade->_age = 7;
grade->_no = 8;
grade->grade = 9;
NSLog(@"grade - %zd", class_getInstanceSize([Graduate class])); // 24
NSLog(@"grade - %zd", malloc_size((__bridge const void *)grade)); // 32

• 64位系统下， 可以看出，编译给Person分配了16个字节，实际用到12个字节，还有4个字节没有使用， Student对象继承Person对象,Student对象实际会继续使用Person对象内存中没有使用的4个字节，所以Student对象的内存大小是16个字节，Grade继承Student类，实际占用的内存大小为20个字节，由于内存对齐原因，以8个字节内存对齐，所以会使用24个字节，编译器分配了32个字节
• 内存对齐：结构体的大小必须是最大成员大小的倍数

总结：

• 就是多了一个isa指针，isa的大小由编译器，系统决定，内存分配编译器按照内存对齐进行大小分配，分配的内存，不一定会完全用完
  class_getInstanceSize获取实例对象至少占用的内存
  malloc_size获取编译器给实例对象对象分配的内存的大小
  在 libmalloc源码中定义了 #define NANO_MAX_SIZE 256 /* Buckets sized {16, 32, 48, 64, 80, 96, 112, …}表示在iOS系统中每次最少分配16个字节，或者每次分配的字节数是16的倍数，每次最多分配256字节

三、一个objc对象的isa指针指向什么？有什么作用

• 实例变量的isa指针指向他所属的类
• 类的isa指针指向他所属的原类
• 原类的根类的isa指针指向他本身
• 当我们向对象发送消息时，可以根据isa指针指向寻找原类的方法列表是否存在这个消息，确定是否可以响应方法，作用就是帮我们寻找方法

四、objc对象的类方法和实例方法有什么本质区别和联系？

• 区别：

1. 属于谁
   类方法属于类对象 [NSString stringwithFormat:]
   实例方法属于实例对象 [str length]

2. 谁调用
   类方法 类对象调用
   实例方法 实例对象调用

3. self是什么
   在类方法里面，self表示类对象
   在实例方法里，self表示实例对象

4. 是否可以访问成员变量
   类方法里 不可以访问成员变量
   实例方法 可以访问成员变量

5. 方法调用问题
   类方法里 可以调用实例方法也可以调用类方法
   实例方法里 继可以调用实例方法也可以调用类方法