1. OC語法

總結

• 結構體內存對齊: 結構體內存的大小必須是最大成員內存大小的倍數
• 操作系統有分配內存對齊的概念(Bucket Size), 大都以16個字節爲單位對齊
• 在iOS堆空間中分配內存的話都是16的倍數，也就是說iOS堆內存中最小內存的大小爲16, 這樣對於操作系統訪問CPU是最優最快的。(如果結構體的成員變量只需要24個字節就夠用，而iOS中分配堆內存大小是32個字節)
• class_getInstanceSize( )返回某個類對象至少需要多少空間
• malloc_size()返回的是實例對象實際分配的內存空間

一、面向對象

1.1 Objective-C的本質

• 我們平時編寫的Objective-C代碼，底層實現其實都是C\C++代碼
  

• 所以Objective-C的面向對象都是基於C\C++的數據結構實現的

• 思考:Objective-C的對象、類主要是基於C\C++的什麼數據結構實現的?

  • 結構體

• 將Objective-C代碼轉換爲C\C++代碼

  xcrun -sdk iphoneos clang -arch arm64 -rewrite-objc OC源文件 -o 輸出的CPP文件 
  

  • 如果需要鏈接其他框架，使用-framework參數。比如-framework UIKit

1.2 OC對象的本質

• 思考:一個OC對象在內存中是如何佈局的?
• NSObject的底層實現
• 一個普通類的底層實現
  
  
• 思考:一個Person對象、一個Student對象佔用多少內存空間?
  

1.3 實時查看內存數據

• Debug -> Debug Workfllow -> View Memory (Shift + Command + M)
• 也可以使用LLDB指令
  

1.4 2個容易混淆的函數

• 創建一個實例對象，至少需要多少內存?

#import <objc/runtime.h>
class_getInstanceSize([NSObject class]);

• 創建一個實例對象，實際上分配了多少內存?

#import <malloc/malloc.h>
malloc_size((__bridge const void *)obj);

二、常用LLDB指令

• print、p : 打印

• po : 打印對象

• 讀取內存

memory read/數量格式字節數 內存地址 
x/數量格式字節數 內存地址
x/3xw 0x10010

• 修改內存中的值

memory write 內存地址 數值 
memory write 0x0000010 10

• 格式

  • x是16進制，f是浮點，d是10進制

• 字節大小

  • b : byte 1字節，
  • h : half word 2字節
  • w : word 4字節，
  • g : giant word 8字節

三、OC對象的分類

• Objective-C中的對象，簡稱OC對象，主要可以分爲3種
  • instance對象(實例對象)
  • class對象(類對象)
  • meta-class對象(元類對象)

3.1 instance

• instance對象就是通過類alloc出來的對象，每次調用alloc都會產生新的instance對象

NSObject *object1 = [[NSObject alloc] init];
NSObject *object2 = [[NSObject alloc] init];

• object1、object2是NSObject的instance對象(實例對象)

• 它們是不同的兩個對象，分別佔據着兩塊不同的內存

• instance對象在內存中存儲的信息包括

  • isa指針
  • 其他成員變量

• Person對象

@interface MJPerson : NSObject {
	@public
    int _age;
}
@end

• Person對象使用

MJPerson *p1 = [[MJPerson alloc] init];
p1->_age = 3;

MJPerson *p2 = [[MJPerson alloc] init];
p2->_age = 4;

3.2 class

• objectClass1 ~ objectClass5都是NSObject的class對象(類對象)
• 它們是同一個對象。每個類在內存中有且只有一個class對象

ClassobjectClass1 = [object1 class];
Class objectClass2 = [object2 class];
Class objectClass3 = object_getClass(object1); // Runtime API
Class objectClass4 = object_getClass(object2); // Runtime API
Class objectClass5 = [NSObject class];

• class對象在內存中存儲的信息主要包括
  • isa指針
  • superclass指針
  • 類的屬性信息(@property)、類的對象方法信息(instance method)
  • 類的協議信息(protocol)、類的成員變量信息(ivar)
  • …
    

3.3 meta-class

Class objectMetaClass = object_getClass(objectClass5);

• objectMetaClass是NSObject的meta-class對象(元類對象)

• 每個類在內存中有且只有一個meta-class對象

• meta-class對象和class對象的內存結構是一樣的，但是用途不一樣，在內存中存儲的信息主要包括

  • isa指針
  • superclass指針
  • 類的類方法信息(class method)
  • …
    

3.4 注意

• 以下代碼獲取的objectClass是class對象，並不是meta-class對象

Class objectMetaClass2 = [[[NSObject class] class] class];

3.5 查看Class是否爲meta-class

#import <objc/runtime.h>

BOOL result = class_isMetaClass([NSObject class]);

四、isa 和 superclass

4.1 isa指針

• instance的isa指向class

  • 當調用對象方法時，通過instance的isa找到class，最後找到對象方法的實現進行調用

• class的isa指向meta-class

  • 當調用類方法時，通過class的isa找到meta-class，最後找到類方法的實現進行調用

4.2 class對象的superclass指針

• 當Student的instance對象要調用Person的對象方法時
  • 會先通過isa找到Student的class
  • 然後通過superclass找到Person 的class
  • 最後找到對象方法的實現進行調用

4.3 isa、superclass總結

• instance的isa指向class

• class的isa指向meta-class

• meta-class的isa指向基類的meta-class

• class的superclass指向父類的class p 如果沒有父類，superclass指針爲nil

• meta-class的superclass指向父類的meta-class p 基類的meta-class的superclass指向基類的class

• instance調用對象方法的軌跡

  • isa找到class，方法不存在，就通過superclass找父類

• class調用類方法的軌跡

  • isa找meta-class，方法不存在，就通過superclass找父類

五、Class的結構

5.1 isa指針

• 從64bit開始，isa需要進行一次位運算，才能計算出真實地址
  
  

5.2 objc4源碼下載

• objc4源碼下載

5.3 窺探struct objc_class的結構

• class、meta-class對象的本質結構都是struct objc_class
  
  

5.4 objc_getClass和object_getClass的區別

1. Class objc_getClass(const char *aClassName)
   1> 傳入字符串類名
   2> 返回對應的類對象

2. Class object_getClass(id obj)
   1> 傳入的obj可能是instance對象、class對象、meta-class對象
   2> 返回值

   • a) 如果是instance對象，返回class對象
   • b) 如果是class對象，返回meta-class對象
   • c) 如果是meta-class對象，返回NSObject（基類）的meta-class對象

3. - (Class)class、+ (Class)class
   1> 返回的就是類對象

- (Class) {
    return self->isa;
}

+ (Class) {
    return self;
}