iOS底层探索之对象的本质和类的关联特性initIsa

Posted 2021-06-27 卡卡西Sensei

1.对象的本质

在上篇博客iOS开发之结构体底层探索 里面已经讲过了，对象的本质是结构体，那么可能还有一些小伙伴不太明白。那么我们就复习一下，再带着小伙伴们简单探索一下。
我只需要建立一个工程，建立一个Student类，使用Clang命令，编译成底层的源码，再去源码里面看看就知道了。

@interface Student : NSObject
@end

@implementation Student
@end
int main(int argc, const char * argv[]) {
	@autoreleasepool {
		Student *stu = [[Student alloc]init];
	}
	return 0;
}

我们可以看到下面👇编译后的源码，很明显的可以看出来对象的底层是结构体。

你说是就是啊？这莫不是凑巧了啊！也说明不了什么吧？
那么再继续往下👇看

@interface Student : NSObject

@property (nonatomic, readwrite , copy) NSString *StudentName;

@end

@implementation Student
@end

那现在再给Student一个StudentName属性，再来看看输出的源码。很明显StudentName这个属性在底层源码显示出来了，这充分验证了上面说的，对象的本质就是结构体。这个Student_IMPL结构体，就是Student对象的本质在底层源码里面真实的结构表现形式。

从图中也可以看到，StudentName的setter和getter方法。

可能有小伙伴注意到了在前面的截图中有typedef struct objc_object Student这句代码，Student在底层的本质为什么是objc_object这个类型呢？因为在上层OC表现形式是NSObject类型，而下层objc_object是NSObject的底层表现形式，而Student是继承自NSObject，这么说是不是就理解了，一下子就豁然开朗呢。

NSObject底层源码结构

#ifndef _REWRITER_typedef_NSObject
#define _REWRITER_typedef_NSObject
typedef struct objc_object NSObject;
typedef struct {} _objc_exc_NSObject;
#endif

struct NSObject_IMPL {
	Class isa;
};

很多小伙伴也想自己玩玩底层源码，那么我就详细的把常用的命令介绍下，方便小伙伴们底下自己去探索学习。

Clang是⼀个C、C++、Objective-C语⾔的轻量级编译器。源代码发布于BSD协议下。
Clang是⼀个C++编写由Apple主导，基于LLVM的C/C++/Objective-C编译器2013年4⽉,Clang已经全⾯⽀持C++11标准，并开始实现C++1y特性（也就是C++14，这是C++的下⼀个⼩更新版本）。
Clang将⽀持其普通lambda表达式、返回类型的简化处理以及更好的处理constexpr关键字。
Objective-C++编译器。它与GNU C语⾔规范⼏乎完全兼容（当然，也有部分不兼容的内容，包括编译命令选项也会有点差异），并在此基础上增加了额外的语法特性，⽐如C函数重载（通过__attribute__((overloadable))来修饰函数），其⽬标（之⼀）就是超越GCC。

clang -rewrite-objc main.m -o main.cpp 把⽬标⽂件编译成c++⽂件

但我们一般现在都使用xcrun命令比较多一些，xcode安装的时候顺带安装了xcrun命令，xcrun命令在clang的基础上进⾏了⼀些封装，要更好⽤⼀些。

模拟器使用下面这个命令

xcrun -sdk iphonesimulator clang -arch arm64 -rewrite-objc main.m -o
main-arm64.cpp

真机使用下面这个命令

xcrun -sdk iphoneos clang -arch arm64 -rewrite-objc main.m -o mainarm64.cpp

2.isa

Student底层结构是下面👇这样

struct Student_IMPL {
	struct NSObject_IMPL NSObject_IVARS;
	NSString *_StudentName;
};

而是NSObject底层是下面这样

struct NSObject_IMPL {
	Class isa;
};

从结构体Student_IMPL 可以看出来，里面还有一个成员NSObject_IVARS也是结构体，而且是NSObject_IMPL类型的，那么我们把Student_IMPL里面的struct NSObject_IMPL NSObject_IVARS替换struct NSObject_IMPL NSObject_IVARS，转换一下就是下面这种结构

struct Student_IMPL {
	Class isa;
	NSString *_StudentName;
};

这个isa是不是看着就特别属熟悉了，在我的iOS开发之alloc底层探索这篇博客里面，我们提到了类的关联，在calloc是开辟内存之后，返回了对象的16进制地址。但是我们发现，这和我们平时开发的时候打印的不一样，不是<JPStudent: 0x10070e2e0>这种的打印格式。是因为isa没有把我们的对象和类进行关联上。

从上面的代码可以知道，isa是Class类型，那么Class又是什么呢？我从底层源码可以找到答案，如下👇

typedef struct objc_class *Class;

struct objc_object {
    Class _Nonnull isa __attribute__((deprecated));
};
typedef struct objc_object *id;

typedef struct objc_selector *SEL;

Class是objc_class结构体的别名，还可以看到里面有个id，也是我们平时经常使用的id

…未完待续

🌹请收藏+关注，评论 + 转发，以免你下次找不到我，哈哈😁🌹

🌹欢迎大家留言交流，批评指正，互相学习😁，提升自我🌹