OC對(duì)象的內(nèi)存分配以及對(duì)結(jié)構(gòu)體內(nèi)存分配的延伸

Objective-C的對(duì)象主要分為三類:
1.實(shí)例對(duì)象 (就是通過 alloc init 出來的對(duì)象)
2.類對(duì)象(如 NSObject,NSString)
3.元類對(duì)象(描述一個(gè)類對(duì)象熔掺,可理解為類對(duì)象是元類對(duì)象的實(shí)例)

我們都知道OC是C的超類鹏控,Clang編譯器會(huì)將我們的OC代碼轉(zhuǎn)化為C/C++ 代碼敏晤,假設(shè)你學(xué)過gcc,應(yīng)該知道 gcc -o ,gcc -S 等人弓,用Clang編譯OC 的代碼命令如下:

xcrun -sdk iphoneos clang -arch arm64 -rewrite-objc OC 文件 -o 輸出的CPP文件

假設(shè)有一個(gè)這樣的代碼

@interface NSObject { 
    Class isa;
}

@interface RealYoung : NSObject {
    int _no;
    int _height;
    int _age;
}

編譯得到的 C++ 文件可看到

struct NSObject_IMPL {
    Class isa;
}

struct RealYoung_IMPL {
    struct NSObject_IMPL NSObject_IVARS;
    int _no;
    int _height;
    int _age;
}

可見這是結(jié)構(gòu)體鹰椒,C語(yǔ)言是大量使用結(jié)構(gòu)體的锡移,可知,我們的類最后都是轉(zhuǎn)化為結(jié)構(gòu)體漆际,同時(shí)IMPL指向了父類的isa淆珊,isa在內(nèi)存中分配8個(gè)字節(jié),int為4個(gè)字節(jié)灿椅,由此可知NSObject的結(jié)構(gòu)體內(nèi)存為8字節(jié)套蒂,RealYoung的結(jié)構(gòu)體內(nèi)存為20字節(jié),然而在用以下兩個(gè)方法獲取內(nèi)存的時(shí)候發(fā)現(xiàn)并不是20:

//結(jié)構(gòu)體大小
NSLog(@"%zd", sizeof(struct NSObject_IMPL)); //8
NSLog(@"%zd", sizeof(struct RealYoung_IMPL)); //24
//類對(duì)象大小
NSLog(@"%zd",  class_getInstanceSize([NSObject class])茫蛹;//8
NSLog(@"%zd",  class_getInstanceSize([RealYoung class])操刀;//24

打印結(jié)果均為24,這是由于 內(nèi)存對(duì)齊 結(jié)果造成的
接下來再看類對(duì)象和實(shí)例對(duì)象分配的內(nèi)存

NSObject *o = [[NSObject alloc] init];
RealYoung *p = [[RealYoung alloc] init];
NSLog(@"%zd %zd",
              malloc_size((__bridge const void *)(o))); // 16
              malloc_size((__bridge const void *)(p))); // 32

此處用到的是 mallco_size (存在于 <malloc/malloc.h> 中)函數(shù)婴洼,作用是獲取一個(gè)實(shí)例對(duì)象實(shí)際所分配的內(nèi)存大小骨坑,前面所用的 class_getInstanceSize (存在于 <objc/runtime.h> 中)指的是創(chuàng)建一個(gè)對(duì)象,至少需要分配多少內(nèi)存柬采,也是類對(duì)象所需內(nèi)存大小欢唾。

malloc函數(shù)打印得出的結(jié)果分別是 16 與 32 ,并不是前面我們所想的 8 和 24粉捻,說明實(shí)例對(duì)象分配的內(nèi)存又與其類對(duì)象不太一樣礁遣。

借助第三方資料和蘋果的源碼:

instanceSize 函數(shù)分配內(nèi)存小于16則size賦值為16
內(nèi)存分配的時(shí)候?yàn)?16 32 48 .... 遞增
allocWithZone 底層 calloc 函數(shù)內(nèi)存分配轉(zhuǎn)換.jpeg

至此真相大白,蘋果官方定義的實(shí)例對(duì)象分配內(nèi)存便是如此肩刃。
最后對(duì)OC對(duì)象的總結(jié)如下:
1.實(shí)例對(duì)象:存儲(chǔ)了 isa 指針以及其成員變量祟霍,在內(nèi)存中可能會(huì)有n份
2.類對(duì)象:isa 指針(指向其元類)杏头,superclass指針,類的屬性信息(@property),類的對(duì)象方法信息(OC中表現(xiàn)為 - 開頭的方法)沸呐,類的協(xié)議信息醇王,類的成員變量的信息(如成員變量的命名),內(nèi)存中只有一份
3.元類對(duì)象:isa 指針崭添,superclass指針寓娩,類的類方法信息(OC中表現(xiàn)為 + 開頭的方法),其內(nèi)存結(jié)構(gòu)與類對(duì)象類似呼渣,內(nèi)存中只有一份


然而前兩天與友人克雷森與我扯到結(jié)構(gòu)體的內(nèi)存分配棘伴,順便想起剛好學(xué)習(xí)到內(nèi)存對(duì)齊,倆人展開一番激烈的討論徙邻,友人克雷森問我:

struct A {
    char _a;
    char _b;
}

這樣的結(jié)構(gòu)體占用多少內(nèi)存排嫌,我當(dāng)時(shí)想都沒想就說是8,不知道為什么慣性思維導(dǎo)致我猜想就是8缰犁,結(jié)果克雷森用了gdb調(diào)試了半天告訴我結(jié)果是2淳地,于是乎又找了一番資料得出結(jié)構(gòu)體內(nèi)存對(duì)齊方式是有一定規(guī)則的:

1.結(jié)構(gòu)體變量的起始地址能夠被其最寬的成員大小整除
2.結(jié)構(gòu)體每個(gè)成員相對(duì)于起始地址的偏移能夠被其自身大小整除,如果不能則在前一個(gè)成員后面補(bǔ)充字節(jié)
3.結(jié)構(gòu)體總體大小能夠被最寬的成員的大小整除帅容,如不能則在后面補(bǔ)充字節(jié)

另外還有速成公式: (表示 orz)
公式1: 前面的地址必須是后面的地址正數(shù)倍,不是就補(bǔ)齊
公式2: 整個(gè)Struct的地址必須是最大字節(jié)的整數(shù)倍

最后還有一點(diǎn):每個(gè)特定平臺(tái)上的編譯器都有自己的默認(rèn)“對(duì)齊系數(shù)”颇象。可以通過預(yù)編譯命令#pragma pack(n)
以上引用自知乎問題 如何理解 struct 的內(nèi)存對(duì)齊并徘?

但是我通過這個(gè)預(yù)編譯指令結(jié)果打印出來還是2....
由于OC對(duì)象中isa是在結(jié)構(gòu)體起始位置遣钳,且指針內(nèi)存大小為8導(dǎo)致一開始誤以為是結(jié)構(gòu)體大小是以8作為對(duì)齊,最后的結(jié)論就是克雷森的答案是對(duì)的麦乞,這也告訴我們遇到問題還是要多動(dòng)手霸誊睢!
文章中如有錯(cuò)誤的地方也歡迎讀者給予糾正姐直,同時(shí)也感謝我的友人克雷森倦淀!
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