查看OC对象的底层

创建一个OC对象

@interface  DCPerson : NSObject {
    int _age;
    int _height;
}
@end

我们可以用以下命令去把该类转换为C\C++代码

xcrun -sdk iphoneos clang -arch arm64 -rewrite-objc (OC源⽂件) -o (输出的CPP⽂件)
// 如果需要链接其他框架，使⽤-framework参数。⽐如-framework UIKit

经查看得到以下结构

typedef struct objc_class * Class;

// 只是一个OC对象的话就是这个样子，Class其实就是一个指针，对象底层实现就是这个样子
struct NSObject_IMPL {
    Class isa;
}

// 添加上两个变量之后
struct Person_IMPL {
    struct NSObject_IMPL NSObject_IVARS;
    int _age;
    int _height;
}

由此可见OC的对象、类主要是基于C\C++的结构体实现的。NSObject对象的底层就是一个isa指针，指针在64位架构中占8个字节。也就是说一个NSObjec对象所占用的内存是8个字节。类是包含很多方法的，但是这些方法所占用的存储空间并不在NSObject对象中，所以一个对象占8个字节，而添加了两个变量的Person的对象就占 16 个字节。

想要获取对象占用内存的大小，可以通过更便捷的运行时方法来获取

class_getInstanceSize([NSObject class]); //创建⼀个实例对象⾄少需要的内存
malloc_size((__bridge const void *)obj); //创建⼀个实例对象实际上分配的内存
NSLog(@"%zd,%zd", class_getInstanceSize([NSObject class]) ,class_getInstanceSize([Person class])); // 打印信息 8和16

更复杂的继承关系

/* Person */
@interface Person : NSObject
{
    int _age;
}
@end

@implementation Person
@end

/* Student */
@interface Student : Person
{
    int _no;
}
@end

NSLog(@"%zd  %zd",
              class_getInstanceSize([Person class]),
              class_getInstanceSize([Student class])
              );

根据分析发现，类对象实质上是以结构体的形式存储在内存中如下

我们发现只要是继承自NSObject的对象，那么底层结构体内一定有一个isa指针。上述代码实际打印的内容是16 16，也就是说，person对象和student对象所占用的内存空间都为16个字节。实际上 person 对象只使用了12个字节，但是因为内存对齐的原因，使 person 对象也占用16个字节。

内存对齐：前面的地址必须是后面的地址整数倍,不是就补齐； 整个Struct的地址必须是最大字节的整数倍。

而看过底层代码得知，其实就算没有变量，单单只有一个isa的情况下，系统依然会强制分配16个字节的空间。

OC对象的分类

instance 实例对象 实例对象就是通过类alloc出来的对象，实例对象在内存中存储的信息包括 isa指针和其他成员变量

class 类对象 每个类在内存中有且只有一个类对象。类对象中存储的信息主要包括 isa指针、superClass指针、类的属性信息(property)、类的对象方法信息(instance method)、类的协议信息(protocol)、类的成员变量信息(ivar)

获取类对象

Class objectClass = [NSObject class];
Class objectClass = object_getClass([NSObject class]);
NSObject *objc = [[NSObject alloc] init];
Class objectClass = [objc class];
Class objectClass = object_getClass(objc);

meta-class 元类对象 每个类在内存中有且只有一个元类对象。与类对象的结构是一样的，但是用途不一样，元类对象中存储的信息主要包括 isa指针、superClass 指针、类方法信息(class method)

获取元类对象

Class metaClass = object_getClass([NSObject class]);
Class objectClass = [NSObject class];
Class metaClass = object_getClass(objectClass);

class_isMetaClass(metaClass); // 判断是否是元类

注意：[[NSObject class] class]; 无论调用几次class返回的都是类对象。

三种对象的关系

网上到处都能看到这张图，确实能够清晰的表现出三种对象的关系

isa指针指向

实例对象的isa指向类对象，当调用对象方法的时候，通过实例的isa找到类对象，最后找到对象方法的实现进行调用。

类对象的isa指向元类对象，当调用类方法的时候，通过类对象的isa找到元类对象，最后找到类方法的实现进行调用。

元类对象的isa指向基类的元类对象。

superClass指针

类对象的superClass指针指向的是父类的类对象，如果没有父类，superClass指针为nil。

元类对象的superClass指针指向的是父类的元类对象。

基类的元类对象的superClass指针指向基类的类对象。（比如调用一个未实现的类方法，如果都没实现，只有NSObject实现了一个同名的实例方法，那就会调用这个方法）

ISA指针的结构

在arm64架构之前，isa就是⼀个普通的指针，存储着Class、Meta-Class对象的内存地址，从arm64架构开始，对isa进⾏了优化，变成了⼀个共⽤体（union）结构，使⽤位域来存储更多的信息，isa_t 的结构如下

nonpointer 值为0代表普通的指针，存储着Class、Meta-Class对象的内存地址，值为1代表优化过，使⽤位域存储更多的信息

has_assoc 是否有设置过关联对象，如果没有，释放时会更快

has_cxx_dtor 是否有C++的析构函数（.cxx_destruct），如果没有，释放时会更快

shiftcls 存储着Class、Meta-Class对象的内存地址信息

magic ⽤于在调试时分辨对象是否未完成初始化

weakly_referenced 是否有被弱引⽤指向过，如果没有，释放时会更快

deallocating 对象是否正在释放

extra_rc ⾥⾯存储的值是引⽤计数器减1

has_sidetable_rc 引⽤计数器是否过⼤⽆法存储在isa中，如果值为1，那说明引用计数器过大，那么引⽤计数会存储在⼀个叫SideTable的类的属性中

类对象和元类对象的结构

isa是一个Class类型的指针，64bit之前直接指向对象地址，64bit之后查找的话就需要与ISA_MASK进行一次位运算才能计算出各个对象的真实地址，不论class、meta-class对象的本质结构都是struct objc_class，它的结构如下

cache_t cache 用于快速查找方法执行函数，结构是可增量扩展的哈希表结构，是局部性原理的最佳应用（调用次数高的方法放进缓存提高效率），里面存储的是 bucket_t，结构就是{key:IMP}

class_data_bits_t bits 是用来存储具体的类信息的，是对 class_rw_t 的封装，里面包含了方法列表、属性列表、协议列表等可读可写的结构，但是成员变量是只读的，里面包含了实例的大小，所以一个类不能添加成员变量。

方法列表、属性列表、协议列表都是二维数组的结构，是可读可写的，所以分类添加的方法、属性、协议最后都添加到了这里

class_ro_t ⾥⾯的 baseMethodList、baseProtocols、ivars、baseProperties 是⼀维数组，是只读的，包含了类的初始内容

method_t结构

struct method_t {
    SEL name; //函数名称
    const char types; //函数编码(返回值类型，参数类型)
    IMP imp; //指向函数的指针(函数地址)
}

SEL代表⽅法\函数名，⼀般叫做选择器，底层结构跟char *类似 可以通过@selector()和sel_registerName()获得，可以通过sel_getName()和NSStringFromSelector()转成字符串，不同类中相同名字的⽅法，所对应的⽅法选择器是相同的。

typedef struct objc_selector *SEL;

IMP代表函数的具体实现

typedef id _Nullable (*IMP)(id _Nonnull, SEL _Nonnull, ...);

types包含了函数返回值、参数编码的字符串，iOS中提供了⼀个叫做 @encode的指令，可以将具体的类型表示成字符串编码