Objective-C的本質(zhì)
- Objc的底層實現(xiàn)是C\C++代碼：objc->C\C++->匯編->機器語言
- Objc的對象伟众，類主要是基于C\C++中的結(jié)構(gòu)體實現(xiàn)
- 將Objc代碼轉(zhuǎn)換為C\C++代碼
xcrun -sdk iphoneos clang -arch arm64 -rewrite-objc OC源文件 -o 輸出的CPP文件
一個OC對象在內(nèi)存中如何布局的痒筒？
NSObject對象的底層實現(xiàn)
- OC代碼
@interface NSObject <NSObject> { Class isa; } - 對應(yīng)的C++代碼
struct NSObject_IMPL { Class isa; // 8個字節(jié) }; - 通過runtime和malloc_size函數(shù)獲取對應(yīng)的內(nèi)存大小,發(fā)現(xiàn)
class_getInstanceSize獲取到NSObject的實例成員變量所占用的內(nèi)存為8字節(jié)掂摔，malloc_size獲取到objc指針指向內(nèi)存大小為16個字節(jié)瘫想，意思就是說，編譯器分配16個字節(jié)殖氏，實際用到8個字節(jié)
NSObject *obj = [[NSObject alloc] init];
// 16個字節(jié)
// 獲得NSObject實例對象的成員變量所占用的大小 >> 8
NSLog(@"%zd", class_getInstanceSize([NSObject class]));
// 獲得obj指針?biāo)赶騼?nèi)存的大小 >> 16
// 編譯器分配了16個字節(jié)附井，實際用到8個字節(jié)
NSLog(@"%zd", malloc_size((__bridge const void *)obj));
- 通過objc源碼也能證明這一點译秦，
[[NSObject alloc] init];最終會調(diào)用allocWithZone:(struct _NSZone *)zone，落腳到size_t instanceSize(size_t extraBytes),這個方法會保證實例的最小內(nèi)存為16個字節(jié)劣纲，objc源碼的調(diào)用流程如下:
+ (id)allocWithZone:(struct _NSZone *)zone {
return _objc_rootAllocWithZone(self, (malloc_zone_t *)zone);
}
id
_objc_rootAllocWithZone(Class cls, malloc_zone_t *zone)
{
id obj;
#if __OBJC2__
// allocWithZone under __OBJC2__ ignores the zone parameter
(void)zone;
obj = class_createInstance(cls, 0);
#else
if (!zone) {
obj = class_createInstance(cls, 0);
}
else {
obj = class_createInstanceFromZone(cls, 0, zone);
}
#endif
if (slowpath(!obj)) obj = callBadAllocHandler(cls);
return obj;
}
id class_createInstance(Class cls, size_t extraBytes)
{
return _class_createInstanceFromZone(cls, extraBytes, nil);
}
id
_class_createInstanceFromZone(Class cls, size_t extraBytes, void *zone,
bool cxxConstruct = true,
size_t *outAllocatedSize = nil)
{
if (!cls) return nil;
assert(cls->isRealized());
// Read class's info bits all at once for performance
bool hasCxxCtor = cls->hasCxxCtor();
bool hasCxxDtor = cls->hasCxxDtor();
bool fast = cls->canAllocNonpointer();
// 獲取到實例的大小
size_t size = cls->instanceSize(extraBytes);
if (outAllocatedSize) *outAllocatedSize = size;
id obj;
if (!zone && fast) {
obj = (id)calloc(1, size);
if (!obj) return nil;
obj->initInstanceIsa(cls, hasCxxDtor);
}
else {
if (zone) {
obj = (id)malloc_zone_calloc ((malloc_zone_t *)zone, 1, size);
} else {
obj = (id)calloc(1, size);
}
if (!obj) return nil;
// Use raw pointer isa on the assumption that they might be
// doing something weird with the zone or RR.
obj->initIsa(cls);
}
if (cxxConstruct && hasCxxCtor) {
obj = _objc_constructOrFree(obj, cls);
}
return obj;
}
size_t instanceSize(size_t extraBytes) {
size_t size = alignedInstanceSize() + extraBytes;
// CF requires all objects be at least 16 bytes.
// 保證最小大小為16個字節(jié)
if (size < 16) size = 16;
return size;
}
繼承NSObject的類的對象內(nèi)存布局
- OC代碼
@interface Student : NSObject
{
@public
int _no;
int _age;
}
@end
- 對應(yīng)的C++代碼
struct Student_IMPL {
struct NSObject_IMPL NSObject_IVARS;
int _no;
int _age;
};
struct NSObject_IMPL {
Class isa;
};
- 等價于
struct Student_IMPL {
Class isa;
int _no;
int _age;
};
- Student的內(nèi)存大小分別由isa逢捺，_no， _age組成癞季， isa指針占用8個字節(jié)劫瞳，兩個int類型的數(shù)據(jù)，共占用8個字節(jié)绷柒，所以一個Student對象占用16個字節(jié)志于，編譯分配了16個字節(jié)，并且Student對象剛好用完
Student *stu = [[Student alloc] init];
stu->_no = 4;
stu->_age = 5;
// 16
NSLog(@"%zd", class_getInstanceSize([Student class]));
// 16
NSLog(@"%zd", malloc_size((__bridge const void *)stu));
- 從Xcode中ViewMemory也可以看出
image.png
-
可視化的內(nèi)存布局如下
image.png -
同理废睦，具體繼承關(guān)系內(nèi)存布局如下
- OC代碼
@interface Person : NSObject
{
@public
int _age;
}
@end
@interface Student : Person
{
@public
int _no;
}
@end
@interface Graduate : Student
{
@public
int grade;
}
@end
@implementation Graduate
@end
- 對應(yīng)的C++代碼
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位系統(tǒng)下伺绽， 綜上可以看出，編譯給Person分配了16個字節(jié)嗜湃，實際用到12個字節(jié)奈应，還有4個字節(jié)沒有使用， Student對象繼承Person對象,Student對象實際會繼續(xù)使用Person對象內(nèi)存中沒有使用的4個字節(jié)购披，所以Student對象的內(nèi)存大小是16個字節(jié)杖挣，Grade繼承Student類，實際占用的內(nèi)存大小為20個字節(jié)刚陡，由于內(nèi)存對齊原因惩妇，以8個字節(jié)內(nèi)存對齊株汉，所以會使用24個字節(jié)，編譯器分配了32個字節(jié)
- 內(nèi)存對齊：結(jié)構(gòu)體的大小必須是最大成員大小的倍數(shù)
Student內(nèi)存數(shù)據(jù).png
Student內(nèi)存布局.png
Grade內(nèi)存數(shù)據(jù).png
總結(jié)
- 說白了就是多了一個isa指針屿附，isa的大小由編譯器郎逃，系統(tǒng)決定，內(nèi)存分配編譯器按照內(nèi)存對齊進行大小分配挺份，分配的內(nèi)存褒翰，不一定會完全用完
-
class_getInstanceSize獲取實例對象至少占用的內(nèi)存 -
malloc_size獲取編譯器給實例對象對象分配的內(nèi)存的大小 - 在
libmalloc源碼中定義了#define NANO_MAX_SIZE 256 /* Buckets sized {16, 32, 48, 64, 80, 96, 112, ...}表示在iOS系統(tǒng)中每次最少分配16個字節(jié)，或者每次分配的字節(jié)數(shù)是16的倍數(shù)匀泊，每次最多分配256字節(jié)
