1.什么是isa指針呢？
眾所眾知的每個對象里面都有一個isa指針突颊，而這個isa指針指向哪里呢荷鼠？
首先我們先來看一段代碼
@interface HFStudent : NSObject
@end
HFStudent *p = [[HFStudent alloc] init];
(lldb) x/4gx p
0x280898130: 0x000001a1021e56a1 0x0000000000000000
0x280898140: 0x0000000000000000 0x0000000000000000
(lldb) x/4gx 0x000001a1021e56a1
0x1021e56a1: 0x9800000001021e56 0x4000000001d88802
0x1021e56b1: 0x000003000281fac4 0x2400018010000000
我們知道對象的首地址指向的就是isa指針即0x000001a1021e56a1何吝，在這個地址里面都包含了什么信息呢?從上面的輸出我們看不出來
2 源碼分析isa
接下來我們通過源碼來分析看看這個isa指針到底是什么
首先我們跟蹤調(diào)試來到
initIsa(cls, true, hasCxxDtor);
objc_object::initIsa(Class cls, bool nonpointer, UNUSED_WITHOUT_INDEXED_ISA_AND_DTOR_BIT bool hasCxxDtor)
{
ASSERT(!isTaggedPointer());
isa_t newisa(0);
if (!nonpointer) {
newisa.setClass(cls, this);
} else {
ASSERT(!DisableNonpointerIsa);
ASSERT(!cls->instancesRequireRawIsa());
#if SUPPORT_INDEXED_ISA
ASSERT(cls->classArrayIndex() > 0);
newisa.bits = ISA_INDEX_MAGIC_VALUE;
newisa.has_cxx_dtor = hasCxxDtor;
newisa.indexcls = (uintptr_t)cls->classArrayIndex();
#else
newisa.bits = ISA_MAGIC_VALUE;
# if ISA_HAS_CXX_DTOR_BIT
newisa.has_cxx_dtor = hasCxxDtor;
# endif
newisa.setClass(cls, this);
#endif
newisa.extra_rc = 1;
}
isa = newisa;
}
通過斷點調(diào)試簡化代碼如下
objc_object::initIsa(Class cls, bool nonpointer, UNUSED_WITHOUT_INDEXED_ISA_AND_DTOR_BIT bool hasCxxDtor)
{
ASSERT(!isTaggedPointer());
isa_t newisa(0);
if (!nonpointer) {
newisa.setClass(cls, this);
} else {
ASSERT(!DisableNonpointerIsa);
ASSERT(!cls->instancesRequireRawIsa());
newisa.bits = ISA_MAGIC_VALUE;
# if ISA_HAS_CXX_DTOR_BIT
newisa.has_cxx_dtor = hasCxxDtor;
# endif
newisa.setClass(cls, this);
newisa.extra_rc = 1;
}
isa = newisa;
}
通過源碼得出isa的類型為isa_t ，接下來我們看看isa_t的源碼
union isa_t {
isa_t() { }
isa_t(uintptr_t value) : bits(value) { }
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
};
bool isDeallocating() {
return extra_rc == 0 && has_sidetable_rc == 0;
}
void setDeallocating() {
extra_rc = 0;
has_sidetable_rc = 0;
}
#endif
void setClass(Class cls, objc_object *obj);
Class getClass(bool authenticated);
Class getDecodedClass(bool authenticated);
};
從源碼中得知isa是一個聯(lián)合體
接下來我們補充一些關于聯(lián)合體和isa相關知識
3. union 聯(lián)合體
結(jié)構(gòu)體(struct)中所有變量是“共存”的——優(yōu)點是“有容乃大”点待，全面；缺點是struct內(nèi)存空間的分配是粗放的弃舒，不管用不用癞埠，全分配。
而聯(lián)合體(union)中是各變量是“互斥”的——缺點就是不夠“包容”聋呢；但優(yōu)點是內(nèi)存使用更為精細靈活苗踪，也節(jié)省了內(nèi)存空間。
接下來我們通過例子來說明
union HFUni {
int a;
char b;
short c;
};
union HFUni uni;
uni.a = 100;
NSLog(@"a=%d---b=%d---c=%d---%lu", uni.a, uni.b, uni.c, sizeof(uni));
uni.b = 'a';
NSLog(@"a=%d---b=%d---c=%d---%lu", uni.a, uni.b, uni.c, sizeof(uni));
uni.c = 200;
NSLog(@"a=%d---b=%d---c=%d---%lu", uni.a, uni.b, uni.c, sizeof(uni));
2021-06-16 17:18:34.806007+0800 StoreKitDemo[2084:455336] a=100---b=100---c=100---4
2021-06-16 17:18:34.806222+0800 StoreKitDemo[2084:455336] a=97---b=97---c=97---4
2021-06-16 17:18:37.421626+0800 StoreKitDemo[2084:455336] a=200---b=-56---c=200---4
從結(jié)果中我們看到聯(lián)合體的大小是4字節(jié)也就是聯(lián)合體里面最大類型大小削锰，這邊通過賦值也可以看到每一次賦值通铲，聯(lián)合體里面所有的變量都發(fā)生變化，這也證明了各變量是互斥的器贩。
4 isa補充
nonpointer：表示是否對 isa 指針開啟指針優(yōu)化
0：純isa指針颅夺，1：不?是類對象地址,isa 中包含了類信息、對象的引?計數(shù)等
has_assoc：關聯(lián)對象標志位蛹稍，0沒有吧黄，1存在
has_cxx_dtor：該對象是否有 C++ 或者 Objc 的析構(gòu)器,如果有析構(gòu)函數(shù),則需要做析構(gòu)邏輯,
如果沒有,則可以更快的釋放對象
shiftcls:
存儲類指針的值。開啟指針優(yōu)化的情況下稳摄，在 arm64 架構(gòu)中有 33 位?來存儲類指針稚字。
magic：?于調(diào)試器判斷當前對象是真的對象還是沒有初始化的空間
weakly_referenced：志對象是否被指向或者曾經(jīng)指向?個 ARC 的弱變量，
沒有弱引?的對象可以更快釋放
deallocating：標志對象是否正在釋放內(nèi)存
has_sidetable_rc：當對象引?技術?于 10 時厦酬，則需要借?該變量存儲進位
extra_rc：當表示該對象的引?計數(shù)值胆描，實際上是引?計數(shù)值減 1，
例如仗阅，如果對象的引?計數(shù)為 10昌讲，那么 extra_rc 為 9。如果引?計數(shù)?于 10减噪，
則需要使?到下?的 has_sidetable_rc短绸。
有了上面的知識车吹，我們知道shiftcls存放的是類的信息，至于是在什么時候存放的呢醋闭？我們看到代碼newisa.setClass(cls, this); 跟蹤進去調(diào)試看看
inline void
isa_t::setClass(Class newCls, UNUSED_WITHOUT_PTRAUTH objc_object *obj)
{
// Match the conditional in isa.h.
#if __has_feature(ptrauth_calls) || TARGET_OS_SIMULATOR
# if ISA_SIGNING_SIGN_MODE == ISA_SIGNING_SIGN_NONE
// No signing, just use the raw pointer.
uintptr_t signedCls = (uintptr_t)newCls;
# elif ISA_SIGNING_SIGN_MODE == ISA_SIGNING_SIGN_ONLY_SWIFT
// We're only signing Swift classes. Non-Swift classes just use
// the raw pointer
uintptr_t signedCls = (uintptr_t)newCls;
if (newCls->isSwiftStable())
signedCls = (uintptr_t)ptrauth_sign_unauthenticated((void *)newCls, ISA_SIGNING_KEY, ptrauth_blend_discriminator(obj, ISA_SIGNING_DISCRIMINATOR));
# elif ISA_SIGNING_SIGN_MODE == ISA_SIGNING_SIGN_ALL
// We're signing everything
uintptr_t signedCls = (uintptr_t)ptrauth_sign_unauthenticated((void *)newCls, ISA_SIGNING_KEY, ptrauth_blend_discriminator(obj, ISA_SIGNING_DISCRIMINATOR));
# else
# error Unknown isa signing mode.
# endif
shiftcls_and_sig = signedCls >> 3;
#elif SUPPORT_INDEXED_ISA
// Indexed isa only uses this method to set a raw pointer class.
// Setting an indexed class is handled separately.
cls = newCls;
#else // Nonpointer isa, no ptrauth
shiftcls = (uintptr_t)newCls >> 3;
#endif
}
通過斷點和類內(nèi)部變化我們發(fā)現(xiàn)在指向shiftcls = (uintptr_t)newCls >> 3時
變化成
由此可見shiftcls = (uintptr_t)newCls >> 3 正是設置類關聯(lián)的代碼
x86平臺
# define ISA_MASK 0x00007ffffffffff8ULL
# define ISA_MAGIC_MASK 0x001f800000000001ULL
# define ISA_MAGIC_VALUE 0x001d800000000001ULL
# define ISA_HAS_CXX_DTOR_BIT 1
# define ISA_BITFIELD \
uintptr_t nonpointer : 1; \
uintptr_t has_assoc : 1; \
uintptr_t has_cxx_dtor : 1; \
uintptr_t shiftcls : 44; /*MACH_VM_MAX_ADDRESS 0x7fffffe00000*/ \
uintptr_t magic : 6; \
uintptr_t weakly_referenced : 1; \
uintptr_t unused : 1; \
uintptr_t has_sidetable_rc : 1; \
uintptr_t extra_rc : 8
arm64平臺
# define ISA_MASK 0x0000000ffffffff8ULL
# define ISA_MAGIC_MASK 0x000003f000000001ULL
# define ISA_MAGIC_VALUE 0x000001a000000001ULL
# define ISA_HAS_CXX_DTOR_BIT 1
# define ISA_BITFIELD \
uintptr_t nonpointer : 1; \
uintptr_t has_assoc : 1; \
uintptr_t has_cxx_dtor : 1; \
uintptr_t shiftcls : 33; /*MACH_VM_MAX_ADDRESS 0x1000000000*/ \
uintptr_t magic : 6; \
uintptr_t weakly_referenced : 1; \
uintptr_t unused : 1; \
uintptr_t has_sidetable_rc : 1; \
uintptr_t extra_rc : 19
通過上面的宏窄驹，我們可以知道shiftcls在x86平臺上是從3-47，在arm64平臺上是3-37位证逻，這樣我們就可以通過代碼示例來證明
環(huán)境：iphone 8（arm64）
HFStudent *p = [[HFStudent alloc] init];
NSLog(@"%@---%p", p, p);
(lldb) x/4gx p
0x2807ec6c0: 0x000001a100e7d98d 0x0000000000000000
0x2807ec6d0: 0x0000000000000000 0x0000000000000000
(lldb) p 0x000001a100e7d98d & 0x0000000ffffffff8ULL
(unsigned long long) $1 = 4310161800
(lldb) po 0x000001a100e7d98d & 0x0000000ffffffff8ULL
HFStudent
0x000001a100e7d98d 為p的isa指針
isa指針 & 0x0000000ffffffff8ULL -> HFStudent
