1.oc對(duì)象的本質(zhì)
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我們平時(shí)編寫的Objective-C代碼，底層實(shí)現(xiàn)其實(shí)都是C\C++代碼。
編譯過程
所以O(shè)bjective-C的面向?qū)ο蠖际腔贑\C++的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)的。如果我們想將研究其底層就要先轉(zhuǎn)換為C/C++文件。
- 將Objective-C代碼轉(zhuǎn)換為C\C++代碼
- 打開終端，cd到你所要轉(zhuǎn)成C/C++語言文件的目錄里；
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ls/ls-l列舉查看一下文件夾下是否有對(duì)應(yīng)的OC文件； -
clang -rewrite-objc OC源文件 -o 輸出的CPP文件(編譯器重寫oc文件并輸出c++文件),如下:
hejundeMBP:~ hejun$ cd /Users/hejun/Desktop/OC本質(zhì)/OC本質(zhì)
hejundeMBP:OC本質(zhì) hejun$ ls
main.m
hejundeMBP:OC本質(zhì) hejun$ clang -rewrite-objc main.m -o main.cpp
這樣就會(huì)在該文件夾下生成一個(gè)c++文件，但是這樣生成的文件太大，因?yàn)榫幾g器轉(zhuǎn)化代碼要看什么平臺(tái)，沒有直達(dá)平臺(tái)架構(gòu)所以生成文件包含了所有的架構(gòu)下的代碼，所以一般不這么轉(zhuǎn)化。
xcrun -sdk iphoneos clang -arch arm64 -rewrite-objc OC源文件 -o 輸出的CPP文件(Xcode指定是iphoneos然后編譯器告訴是arm64架構(gòu)下重寫oc文件并輸出c++文件)如下：
hejundeMBP:~ hejun$ cd /Users/hejun/Desktop/OC本質(zhì)/OC本質(zhì)
hejundeMBP:OC本質(zhì) hejun$ ls
hejundeMBP:OC本質(zhì) hejun$ xcrun -sdk iphoneos clang -arch arm64 -rewrite-objc main.m -o main_arm64.cpp
hejundeMBP:OC本質(zhì) hejun$
這樣生成的文件就小很多了
如果需要鏈接其他框架，使用-framework參數(shù)。(比如-framework UIKit)。
為何不在不生成c文件而生成c++文件，因?yàn)樯娴腸++文件里面包含c，并且c++是支持c的。
不同平臺(tái)支持的代碼肯定是不一樣,模擬器(i386)、32bit(armv7)、64bit（arm64）。
- Objective-C的對(duì)象、類主要是基于C\C++的什么數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)的？
進(jìn)入NSObject頭文件可以看到，里面有一個(gè)Class類型的isa成員變量,點(diǎn)擊進(jìn)Class可以發(fā)現(xiàn)其是一個(gè)指向結(jié)構(gòu)體的指針,在main函數(shù)中創(chuàng)建一個(gè)NSObject轉(zhuǎn)成C++代碼里面會(huì)生存一個(gè)NSObject_IMPL（NSObject_implementation即NSObject的底層實(shí)現(xiàn)）結(jié)構(gòu)體。
struct NSObject_IMPL {
Class isa;
};。
- 自定義一個(gè)
Student類繼承NSObject,添加_no,_age屬性,分析一下結(jié)構(gòu)和所占內(nèi)存打小。示例如下：
#import <Foundation/Foundation.h>
#import <objc/runtime.h>
#import "malloc/malloc.h"
struct Student_IMPL {
Class isa;
int _no;
int _age;
};
@interface Student : NSObject{
@public
int _no;
int _age;
}
@end
@implementation Student
@end
int main(int argc, const char * argv[]) {
@autoreleasepool {
Student *stu = [[Student alloc] init];
stu->_no = 10;
stu->_age = 10;
//獲得類的實(shí)例對(duì)象大小
NSLog(@"%zd", class_getInstanceSize([Student class]));
//獲得stu指針?biāo)赶虻膬?nèi)存大小
NSLog(@"%zd", malloc_size((__bridge const void *)stu));
//因?yàn)镾tudent_IMPL結(jié)構(gòu)體和Student結(jié)構(gòu)一樣，將stu的對(duì)象強(qiáng)轉(zhuǎn)為指向Student_IMPL結(jié)構(gòu)體的指針
struct Student_IMPL *stuImpl = (__bridge struct Student_IMPL *)stu;
//通過結(jié)構(gòu)體指針訪問結(jié)構(gòu)體變量
NSLog(@"no is %d, age is %d", stuImpl->_no, stuImpl->_age);
}
return 0;
}
打斷點(diǎn)分析內(nèi)存(方法:Debug -> Debug Workfllow -> View Memory （Shift + Command + M）然后將對(duì)象指針地址輸入Address輸入框)：
結(jié)果可見：內(nèi)存占了16個(gè)字節(jié)，前面8為是是isa指針?biāo)純?nèi)存，后8為中的兩個(gè)OA則是no和age的值為10(注意Mac是高位向地位尋址。
打印結(jié)果如下：
結(jié)果可見確實(shí)是占了16個(gè)字節(jié)（8+4+4），但是如果打印NSObject則class_getInstanceSize獲得的是8位，malloc_size是16位，因?yàn)榍罢呤谦@得類的實(shí)例對(duì)象大小只有一個(gè)指針?biāo)允?位，后者是獲得指針指向的內(nèi)存大小，蘋果歸檔如何小于16位則是16位，所以最少是16位（具體可以去看源碼，這里不再一一列舉）。
具體分析示意圖如下：
所以O(shè)bjective-C的對(duì)象、類主要是基于C\C++的結(jié)構(gòu)體實(shí)現(xiàn)的。
2.instance、class、meta-class.
- OC對(duì)象的分類:
instance對(duì)象（實(shí)例對(duì)象）、class對(duì)象（類對(duì)象）、meta-class對(duì)象（元類對(duì)象）。
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instance對(duì)象就是通過類alloc出來的對(duì)象，每次調(diào)用alloc都會(huì)產(chǎn)生新的instance對(duì)象。 -
instance對(duì)象在內(nèi)存中存儲(chǔ)的信息包括:
- qq
isa指針、 - 其他成員變量。
- 同一個(gè)類
alloc出兩個(gè)實(shí)例對(duì)象是兩個(gè)不同的對(duì)象分別占用兩塊內(nèi)存：
instance.png
- 每個(gè)類在內(nèi)存中有且只有一個(gè)class對(duì)象
- class對(duì)象在內(nèi)存中存儲(chǔ)的信息主要包括:
- isa指針
- superclass指針
- 類的屬性信息（@property）、類的對(duì)象方法信息（instance method）
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類的協(xié)議信息（protocol）、類的成員變量信息（ivar）
meta-class.png
objectMetaClass是NSObject的meta-class對(duì)象（元類對(duì)象),每個(gè)類在內(nèi)存中有且只有一個(gè)meta-class對(duì)象
獲取元類方法
Class object_getClass(id obj)傳入類名時(shí)獲取元類,runtimeApi。-
meta-class對(duì)象和class對(duì)象的內(nèi)存結(jié)構(gòu)是一樣的，但是用途不一樣，在內(nèi)存中存儲(chǔ)的信息主要包括:
- isa指針
- superclass指針
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類的類方法信息（class method）
metaclass.png
注意：runtime有兩個(gè)獲取類的方法
Class objc_getClass(const char *aClassName)、Class object_getClass(id obj),前者傳入字符串類名返回返回對(duì)應(yīng)的類對(duì)象；后者傳入的obj可能是instance對(duì)象、class對(duì)象、meta-class對(duì)象，如果是instance對(duì)象，返回class對(duì)象、如果是class對(duì)象，返回meta-class對(duì)象,如果是meta-class對(duì)象，返回NSObject（基類）的meta-class對(duì)象。判斷是否元類方函數(shù)：
BOOL class_isMetaClass(Class cls)。
3.isa、superclass.
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isa-
instance的isa指向class，當(dāng)調(diào)用對(duì)象方法時(shí)，通過instance的isa找到class，最后找到對(duì)象方法的實(shí)現(xiàn)進(jìn)行調(diào)用。 -
class的isa指向meta-class，當(dāng)調(diào)用類方法時(shí)，通過class的isa找到meta-class，最后找到類方法的實(shí)現(xiàn)進(jìn)行調(diào)用
isa.png
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superclass:當(dāng)子類的instance對(duì)象要調(diào)用父類的對(duì)象方法時(shí)，會(huì)先通過isa找到子類的class，然后通過superclass找到父類的class，最后找到對(duì)象方法的實(shí)現(xiàn)進(jìn)行調(diào)用。
superclass.png -
meta-class對(duì)象的superclass指針:當(dāng)子類的class要調(diào)用父類的類方法時(shí)，會(huì)先通過isa找到子類的meta-class，然后通過superclass找到父類的meta-class，最后找到類方法的實(shí)現(xiàn)進(jìn)行調(diào)用（注意如果直到基類的meta-class也找不該方法就會(huì)去基類中去找同名的對(duì)象方法，找到了就會(huì)調(diào)用，找不到就報(bào)該類找不到此方法的錯(cuò)誤）
meta-class的superclass.png isa、uperclass總結(jié)
- 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
- 如果沒有父類，superclass指針為nil
- meta-class的superclass指向父類的meta-class
- 基類的meta-class的superclass指向基類的class
instance調(diào)用對(duì)象方法的軌跡
isa找到class，方法不存在，就通過superclass找父類class
class調(diào)用類方法的軌跡
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isa找meta-class，方法不存在，就通過superclass找父類meta-class,如果找到基類的meta-class還沒有找到就去找基類的class，示意圖如下：
oc方法調(diào)用流程.png -
class、meta-class對(duì)象的本質(zhì)結(jié)構(gòu)都是
struct objc_class
oc類對(duì)象的本質(zhì).png
4.面試題
1.一個(gè)NSObject對(duì)象占用多少內(nèi)存？
系統(tǒng)分配了16個(gè)字節(jié)給NSObject對(duì)象（通過malloc_size 函數(shù)獲得)
但NSObject對(duì)象內(nèi)部只使用了8個(gè)字節(jié)的空間（64bit環(huán)境下，可以通過class_getInstanceSize函數(shù)獲得）
2.對(duì)象的isa指針指向哪里？
instance對(duì)象的isa指向class對(duì)象
class對(duì)象的isa指向meta-class對(duì)象
meta-class對(duì)象的isa指向基類的meta-class對(duì)象
3.OC的類信息存放在哪里？
成員變量的具體值，存放在instance對(duì)象
對(duì)象方法、屬性、成員變量、協(xié)議信息，存放在class對(duì)象中
類方法，存放在meta-class對(duì)象中
