iOS-Objective-C的本质

Posted 2021-09-27 MinggeQingchun

底层原理 - 对象的本质

一、Objective-C的本质

1、OC的本质

OC代码的底层实现其实都是C/C++代码，编译器先把OC代码转换成C/C++代码，接着转成汇编语言，最后转成机器语言最终运行在手机上； 所以OC代码的本质其实就是c/c++代码；

OC对象转换过程

2、Objective-C的对象、类主要是基于C/C++的什么数据结构实现的？

Objective-C的面向对象都是基于C/C++的数据结构实现的

3、手动将Objective-C代码转换为C/C++代码

• 打开终端，找到要转成c++代码的源文件所在目录，如：main.m
• 在终端输入命令xcrun -sdk iphoneos clang -arch arm64 -rewrite-objc main.m -o main.cpp

xcrun -sdk iphonesimulator clang -arch i386 -rewrite-objc main.m -o main.cpp

其中：main.m是要编译的文件（带后缀名） main.cpp是要生成的c++文件；

• mac环境下文件编译命令：clang -rewrite-objc main.m -o main.cpp

二、OC对象的分类

Objective-C中的对象，简称OC对象，主要可以分为3种：

1. instance对象（实例对象）
2. class对象（类对象）
3. meta-class对象（元类对象）

之间关系详见：isa和superclass

1、instance（实例对象）

instance对象就是通过类alloc出来的对象，每次调用alloc都会产生新的instance对象；

instance对象在内存中存储着信息包括：

1. isa指针
2. 其他成员变量

如图，instance在内存中存储的信息：

instance在内存中存储信息

OC对象在内存中是如何布局的

• OC对象在内存中其实就是一个结构体，有一个isa(struct objc_class)指针，isa的地址就相当于是结构体的地址；其它成员变量依次在后面显示；

2、class（类对象）

使用class出来的对象（类对象）；

如：[NSObject class]; 每个类在内存中有且只有一个class对象；

class对象在内存中存储的信息主要包括：

1. isa指针;
2. superclass指针;
3. 类的属性信息（@property)、类的对象方法信息(instance method);
4. 类的协议信息(protocol)、类的成员变量信息(ivar);
5. ...

如图，class在内存中存储的信息：

class在内存中存储信息

3、meta-class（元类对象）

使用object_getClass();出来的对象（元类对象）；

如：object_getClass([NSObject class]);

每个类在内存中有且只有一个meta-class对象；

meta-class对象和class对象的内存结构是一样的，但是用途不一样，在内存中存储的信息主要包括：

1. isa指针；
2. superclass指针；
3. 类的类方法信息（class method)
4. ...

如图，meta-class在内存中存储的信息：

meta-class在内存中存储信息

注意:以下代码获取的objectClass是class对象，并不是meta-class对象; Class objectClass = [[NSObject class] class];

4、查看class是否为meta-class

#import <obj/runtime.h>
BOOL result = class_isMetaClass([NSObject class]);

三、内存调试

1、获取内存2个容易混淆的函数

创建一个实例对象，至少需要多少内存

#import <objc/runtime.h>
// 获取NSObject 实例对象的成员变量所占用的大小 -- 8
class_getInstanceSize([NSObject class]);

创建一个实例对象，实际上分配了多少内存？

#import <malloc/malloc.h>
// 获得obj 指针所指向内存的大小 -- 16
malloc_size((__bridge const void *)obj);

2、实时查看内存数据：

1. Debug->Debug Workfllow->View Memory (Shift + Command + M);
2. 也可使用LLDB指令

3、常用LLDB指令

• 打印：print、p;
• 打印对象：po;
• 读取内存：

memory read/数量格式字节数 内存地址 x/数量格式字节数 内存地址 如：x/3w 0x10010

注意： 格式：x是16进制； f是浮点； d是10进制 字节大小：b:byte 1字节； h:half word 2字节； w:word 4字节； g:giant word 8字节；`

• 修改内存中的值： memory write 内存地址 数值 如：memory write ox0000010 10

四、常见面试题

01、一个NSObject对象占用多少内存？

• 系统分配了16个字节给NSObject对象（通过malloc_size函数获得）；
• 但NSObjct对象内部只使用了8个字节空间（64bit环境下，可以通过class_getInstanceSize函数获得）；

02、对象的isa指针指向哪里？

• instance对象的isa指向class对象；
• class对象的isa指向meta-class对象；
• meta-class对象的isa指向基类的meta-class对象；

03、OC的类信息存放在哪里？

• 对象方法、属性、成员变量、协议信息，存放在class对象中；
• 类方法，存放在meta-class对象中
• 成员变量的具体值，存放在instance对象；

关联文章

iOS底层原理学习与分析

Objective-C的本质