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今天我們來對(duì)OC對(duì)象的原理進(jìn)行最后一篇文章的分析锰霜，在這里你講了解到一下內(nèi)容：

1乓搬、對(duì)象的底層本質(zhì)

2、聯(lián)合體位域

3车份、isa和Class的關(guān)系

4、isa 的Class 的賦值反過程（通過位運(yùn)算得到Class地址）

參考文章：C 位域

1牡彻、對(duì)象的底層本質(zhì)

對(duì)象在底層的本質(zhì)扫沼，實(shí)際上是一個(gè)結(jié)構(gòu)體，這一點(diǎn)我們可以用C++輔助代碼來看一下庄吼。還記不記得我們?cè)谔剿?code>Block底層原理的時(shí)候缎除，用到的指令clang -rewrite-objc XXX.m。同樣的总寻，這里我們也將Person類器罐，轉(zhuǎn)換成C++來看一下其底層到底是什么。

/******** Person.h ********/
#import <Foundation/Foundation.h>

NS_ASSUME_NONNULL_BEGIN

@interface Person : NSObject

@property (nonatomic, copy) NSString *name;

@end

NS_ASSUME_NONNULL_END


/******** Person.m ********/
#import "Person.h"

@implementation Person

@end

執(zhí)行指令clang -rewrite-objc Person.m 我們得到Person.cpp（注：在Person.cpp文件中渐行，查看Person轰坊，通常從最下面開始查找比較方便）。
我們?cè)?code>Person.cpp文件中可以看到祟印，Person這個(gè)類在底層就是一個(gè)結(jié)構(gòu)體衰倦，那么Person類所創(chuàng)建的對(duì)象，在底層的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)就是一個(gè)結(jié)構(gòu)體旁理。

• Person_IMPL

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Person_IMPL中struct NSObject_IMPL NSObject_IVARS;相當(dāng)于結(jié)構(gòu)體的繼承樊零，通過字面意思我們也可以知道，繼承的是成員變量（Ivar）孽文，那么我們跟進(jìn)去看一下：

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1.1 Class

這里的Class又是什么呢减牺？其實(shí)Class就是一個(gè)結(jié)構(gòu)體指針：

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1.2 id

大家注意上圖豌习，我們還看到

typedef struct objc_object *id;

NSObject在底層中是objc_object；看到這里的id拔疚，我突然想明白了一點(diǎn)肥隆，為什么我們?cè)趯懘a的時(shí)候，用id去修飾對(duì)象不會(huì)報(bào)錯(cuò)稚失，比如id person等等栋艳。就是因?yàn)?code>id本身就是一個(gè)指針。

1.3 set & get

Person中name的set & get方法：

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這里跟大家簡(jiǎn)單講一下，大家注意看OBJC_IVAR_$_Person$_name是什么矾屯？它其實(shí)是一個(gè)unsigned long：extern "C" unsigned long OBJC_IVAR_$_Person$_name;
這里的取值與賦值兼蕊，都是對(duì)內(nèi)存地址的操作，拿到Person對(duì)象的首地址件蚕，偏移到name所在的位置孙技，再進(jìn)行取值 或者 賦值。

2 聯(lián)合體位域

2.1 聯(lián)合體（union）

首先我們來看一下什么是聯(lián)合體：

union Teacher {
    char        *name;
    int         age;
    double      height ;
};

這就是一個(gè)聯(lián)合體骤坐。

• 聯(lián)合體(union)的特點(diǎn)是：各個(gè)變量之間是互斥的绪杏，也就是說只能給其中一個(gè)變量賦值下愈；其優(yōu)點(diǎn)是內(nèi)存使用更為精細(xì)靈活纽绍，也節(jié)省了內(nèi)存空間。
• 結(jié)構(gòu)體(struct)的特點(diǎn)是：各個(gè)變量之間是共存的势似，也就是說可以同時(shí)給多個(gè)變量賦值拌夏；其缺點(diǎn)是內(nèi)存空間使用更為粗放，不管用不用履因，內(nèi)存權(quán)分配障簿。

下面我們通過代碼來看一下聯(lián)合體：

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2.2 位域

舉個(gè)例子，我們有下面一個(gè)結(jié)構(gòu)體：

struct Car1 {
    BOOL front; 
    BOOL back;
    BOOL left;
    BOOL right;
};

此時(shí)Car1的大小是4個(gè)字節(jié)：

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此時(shí)就有一個(gè)問題栅迄，實(shí)際我們并不需要這么多內(nèi)存空間站故，我們只需要一個(gè)字節(jié)就可以完整的表達(dá)Car1的意思。
為了達(dá)到這個(gè)效果毅舆，這個(gè)時(shí)候我們只需要在結(jié)構(gòu)體定義的時(shí)候西篓，指定成員變量所占的二進(jìn)制位數(shù)(Bit)，這就是位域：

struct Car2 {
    BOOL front;
    BOOL back : 1;
    BOOL left : 6;
    BOOL right: 4;
};

:用來限定成員變量占用的位數(shù)憋活；front沒有限制岂津，根據(jù)類型推算其站1個(gè)字節(jié)（Byte）；back悦即，left吮成，right被:后面的數(shù)字限制，不能根據(jù)數(shù)據(jù)類型計(jì)算長(zhǎng)度辜梳，其分別占用1(Bit)粱甫，6(Bit)，4(Bit)的內(nèi)存作瞄。

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3 isa 與 Class之間的關(guān)聯(lián)

3.1 isa_t

我們之前在分析alloc流程的時(shí)候魔种，在_class_createInstanceFromZone中有這樣一段代碼：

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inline void 
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;
        // 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;
    }

    // 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;
}

我們通過上面的代碼會(huì)發(fā)現(xiàn)：

• isa = newisa;；
• newisa是isa_t類型的粉洼。

那么我們跟進(jìn)isa_t节预，可以發(fā)現(xiàn)isa_t是一個(gè)聯(lián)合體：

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);
};

我們通常在定義一個(gè)類對(duì)象的時(shí)候是不是這樣定義的Person *p = [[Person alloc] init]叶摄，其中對(duì)象p也叫做指針；指針有8字節(jié)(Byte) -- 8 * 8 = 64(bit 位)安拟，如果這64只是存儲(chǔ)一個(gè)指針地址就會(huì)產(chǎn)生浪費(fèi)蛤吓。

由于每個(gè)類都有一個(gè)isa，于是就在isa里面存儲(chǔ)了一個(gè)類相關(guān)信息糠赦，比如：是否正在釋放会傲、引用計(jì)數(shù)、weak拙泽、關(guān)聯(lián)對(duì)象淌山、析構(gòu)函數(shù)等等。

isa_t是一個(gè)聯(lián)合體顾瞻，那么我們要確認(rèn)其其中存儲(chǔ)的內(nèi)存泼疑，一般來說，我們要去看位域荷荤，于是我們?cè)?code>ISA_BITFIELD中找到了這個(gè)：

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其中x86_64和arm64兩種架構(gòu)中卡啰，ISA_BITFIELD的對(duì)比如下(圖片來源isa與類關(guān)聯(lián)的原理)：

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3.2 isa與Class地址的關(guān)系

我們?cè)趺赐ㄟ^isa指針，得到對(duì)應(yīng)的類地址呢警没，注意上面有一個(gè)ISA_MASK宏匈辱，我們用isa & ISA_MASK就可以得到類地址，如下：

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為什么要&一下呢杀迹，因?yàn)锳pple并不想讓我們直接得到對(duì)應(yīng)的值亡脸，也就是說，不想讓值直接明文暴露出來佛南。所以加了一個(gè)掩碼來配合一下梗掰。

3.3 initIsa

在initIsa中嵌言，如果nonpointer == 0(純isa指針)嗅回，那就isa = isa_t((uintptr_t)cls);；否則就進(jìn)行一系列bit的賦值（位域的賦值）：

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4 isa 的Class 的賦值反過程

這里我們利用位運(yùn)算來得到我們想要的Class地址摧茴。
我們首先來回顧一下上面講到的x86_64的ISA_BITFIELD：

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我們要找的就是shifcls绵载；而shifcls右邊是3個(gè)bit，左邊是17個(gè)bit苛白。那么我們先右移3位娃豹，再左移20位，最后右移17位就可以得到shifcls购裙。

具體操作如下：

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