OC 底层知识(一):OC的本质

简介: OC 底层知识(一):OC的本质

1、Objective-C的面向对象都是基于什么数据结构实现的?


  • 由于我们平时编写的Objective-C代码,底层实现其实都是C\C++代码,所以Objective-C的面向对象都是基于C\C++的数据结构实现的


image.png

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


  • 结构体


  • 3、如何将Objective-C代码转换为C\C++代码?


  • 下面以OC的文件Person+Test.m为例生成 .cpp
利用终端进入到Person+Test.m所在的文件夹
 方式一
 xcrun -sdk iphoneos clang -arch arm64 -rewrite-objc Person+Test.m
 方式二
 clang  -rewrite-objc  Person+Test.m


  • 如果要链接其他框架,使用-framework参数。比如-framework UIKit


  • 4、一个OC对象在内存中是如何布局的?


image.png


5、如何实时查看内存数据 ?


  • 在需要查看对象的地方先打断点,再Debug -> Debug Workfllow -> View Memory ,或者使用快捷键(Shift + Command + M)


image.png

6、一个NSObject对象占用多少内存 ?


  • 实际上分配了16个字节的内存空间给NSObject对象
  • 真正有使用的内存空间是:一个指针变量所占用的大小(在64bit环境是8个字节,在32bit环境是4个字节)
  • 验证上述所说:导入头文件#import <objc/runtime.h>#import <malloc/malloc.h>


NSObject *object = [[NSObject alloc]init];
NSLog(@"实际上分配了 %zd 个字节的内存空间,真正有使用的内存空间大小是:%zd个字节",malloc_si


image.png

7、在64bit环境下,一个Person对象,一个Student(继承于Person)各占用多少内存空间?


  • 想要完全的理解这个题,你需要了解一下内存对齐
  • 结果如下:


image.png

分析

image.png

8、Objective-C中的对象,简称OC对象,主要可以分为哪几种 ?


  • 8.1、instance对象(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


NSObject *obj1 = [[NSObject alloc]init];
NSObject *obj2 = [[NSObject alloc]init];
  • obj1obj2NSObjectinstance对象(实例对象),它们是不同的两个对象,分别占据着两块不同的内存
  • instance对象内存中存储的信息包括:isa指针以及其他成员变量


image.png

8.2、class对象 (类对象)

image.pngimage.png


  • objClass1 ~ objClass5都是NSObject的class对象(类对象),它们是同一个对象。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,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)
    ......


  • 8.3、meta-class对象(元类对象)
  • 元类对象的获取方法


Class objMetaClass = object_getClass([NSObject class]);


image.png


  • 以下代码获取的objectClass是class对象,并不是meta-class对象


Class objClass2 = [[NSObject class]class];


  • 每个类在内存中有且只有一个meta-class对象
  • meta-class对象class对象内存结构是一样的,但是用途不一样,在内存中存储的信息主要包括:isa指针,superclass指针,类的类方法信息(class method)......


image.png

  • 9、OC的类信息存放在哪里 ?(这个问题的答案在上题8中)


  • NSObject类为例:
  • 9.1、如果是常用变量具体的值则存放在instance对象里面。
  • 9.2、如果是类的属性信息(@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)则存放在class对象里面。
  • 9.3、如果是类的类方法信息(class method)则存放在meta-class对象里面。


  • 10、isa指针的指向过程是什么?


image.png


  • instance的isa指向class对象
  • 当调用对象方法时,通过instance的isa找到class(类),最后在类对象里面找到对象方法的实现进行调用
  • class对象的isa指向meta-class(元类对象)
  • 当调用类方法时,通过class的isa找到meta-class(元类),最后找到类方法的实现进行调用
  • meta-class(元类对象)的isa指向基类的meta-class(元类对象)


  • 11、class(类对象)superlass有什么作用 ? 下面以Student类继承于Person类,Person类继承于NSObject为例说明superlass的作用


image.png


  • 当Student的instance对象要调用Person的对象方法时,会先通过Student类的isa找到Student的class,然后通过Student类的superclass找到Person的class,最后找到对象方法的实现进行调用
  • 当Student的instance对象要调用NSObject的对象方法时,会先通过Student类的isa找到Student的class,然后通过Student类的superclass找到Person的class对象,会先通过Person类的superclass找到NSObject的class(类)对象,然后通过NSObject类的superclass找到Person的class,,最后找到对象方法的实现进行调用


  • 12、meta-class(类对象)superlass有什么作用 ? 下面以Student类继承于Person类,Person类继承于NSObject为例说明superlass的作用


image.png

  • 当Student的class要调用Person的类方法时,会先通过isa找到Student的meta-class,然后通过superclass找到Person的meta-class,最后找到类方法的实现进行调用


  • 13、isa、superclass总结


image.png


  • isa的指向
  • instance(实例对象)的isa指向class(类对象)
  • class(类对象)的isa指向meta-class(元类对象)
  • meta-class(元类对象)的isa指向基类的meta-class(元类对象)
  • 基类的meta-class(元类对象)的isa指向自己
  • superclass的指向
  • class(类对象)的superclass指向父类的class(类对象),如果没有父类,superclass指针为nil
  • meta-class(元类对象)的superclass指向父类的meta-class(元类对象),基类的meta-class(元类对象)的superclass指向基类的class(类对象)(这个比较特殊)
  • instance调用对象方法的轨迹
  • 通过instance实例对象的isa找到class(类对象),对象方法不存在,就通过superclass找父类,如果父类没有就接着往上找
  • class调用类方法的轨迹
  • 通过class(类对象)的isa找meta-class(元类对象),类方法不存在,就通过superclass找父类,如果父类没有就接着往上找


  • 14、验证实例对象的isa是指向class对象,class对象的isa是指向meta-class对象
    在isa的值转化为类的内存的值的时候需要 & ISA_MASK,ISA_MASK的值可以去objc4源码里面搜objc_object {就会显示出来 ISA_MASK,从64bit开始,isa需要进行一次位运算,才能计算出真实地址,取文件 objc-private.h  查看


image.png

验证实例对象的isa是指向class对象

实例对象
  NSObject *object = [[NSObject alloc]init];
  类对象
  Class objClass = [NSObject class];
  元类对象
  Class objMetaClass = object_getClass([NSObject class]);


image.png



  • 验证class对象的isa是指向meta-class对象


添加一个结构体(因为类对象的isa是看不到的,需要自己写一个结构体来获取isa)


struct jk_obj_class {
   Class isa;
};
NSObject *object = [[NSObject alloc]init];
Class objClass = [NSObject class];
struct jk_obj_class objClass2 = *(__bridge struct jk_obj_class *)objClass;
Class objMetaClass = object_getClass([NSObject class]);


image.png


image.png

  • class对象meta-class对象本质结构都是struct objc_class
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