iOS知识点记录

末日铁拳
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一、OC对象相关

1、objective-C --> C\C++ --> 汇编语言 --> 机器语言

2、OC对象是什么

// OC类的定义
@interface NSObject <NSObject>
{
  Class isa OBJC_ISA_AVAILABILITY;
}

// OC的类转成C++的结构体
struct NSObject_IMPL
{
  Class isa;
}

//注：Class也是一个结构体 ： typedef struct objc_class Class

结论1：一个 NSObject 类编译后是一个 C++ 的结构体，结构体的成员变量仅包含一个 isa
结论2：一个 NSObject 对象在内存分配上相当于包含一个成员变量的结构体的内存分配
注：该结构体在64bit 系统下只占用8个字节（32bit下占用4个字节），即 obj 对象在内存分配上实际占用8个字节

3、OC对象占用空间的规则

NSObject *obj = [[NSObject alloc] init];

// 通过classgetInstanceSize(Class _Nullable cls)获取 NSObject 的实例对象所占用内存的大小
class_getInstanceSize([NSObject class]); // 8

// 通过 extern sizet malloc_size(const void *ptr) 可以获得 obj 指针所指向的那块内存的大小
malloc_size((__bridge const void *) obj); // 16

原因： class_getInstanceSize : alignedInstanceSize --> word-align

alloc: allocWithZone --> objc-rootAllocWithZone --> class-createInstance --> class-createInstanceFromZone --> instanceSize --> alignedInstanceSize --> word-align

注意：最后两步是一样的！关键在于倒数第三步 instanceSize

size_t instanceSize(size_t extraBytes)
{
  size_t size = alignedInstanceSize() + extraBytes;
  if (size < 16) 
    size = 16;
  return size;
}

// alignedInstanceSize() 内存对齐后是8个字节，由于extraBytes等于0，因此 size < 16成立，所以最终的 size 返回的是16

class_getInstanceSize、mallocsize的区别：前者是获得NSObject实例对象的成员变量所占用的大小，后者是操作系统实际上给NSObject的实例对象 obj 分配的内存大小。

4、结构体成员数据对齐

在结构体中，成员数据对齐需满足以下规则：

  • 结构体中的第一个成员的首地址也即是结构体变量的首地址。
  • 结构体中的每一个成员的首地址相对于结构体的首地址的偏移量（offset）是该成员数据类型大小的整数倍。
  • 结构体的总大小是对齐模数（对齐模数等于#pragma pack(n)所指定的n与结构体中最大数据类型的成员大小的最小值）的整数倍。
@interface Person : NSObject
{
    int age;
}
@end
  
// 在包含一个成员变量的 Person 类中，编译后生成的 C++ 结构体中本质上是有两个成员：isa、age，由于 isa 占用8个字节，age 类型为 int 占用4个字节，为了满足规则第三条：结构体的总大小必须是最大数据类型的成员大小的整数倍，就是 8 的整数倍为 16

问：

1、其他常见数据类型分别占多少字节？

2、有没有第二条规则的例子？

3、该条目可能有更多的知识点补充。

**总结： **一个 OC 对象在编译后会生成一个 C++ 结构体，结构体中包含了所有的成员变量和一个 isa，在内存分配上会按照一定的对齐规则进行管理。

5、OC对象分为三大类

  • 实例对象
  • 类对象
  • 元类对象

一个类可以创建 多个不同的实例对象，但是仅可以创建 一个类对象和 一个元类对象！

6、继承关系

struct NSObject_IMPL
{
  Class isa;
};

struct Person_IMPL
{
  struct NSObject_IMPL NSObject_IVARS;
  int _age;
  int _card;
  int _year;
};

struct Man_IMPL
{
  struct Person_IMPL Person_IVARS;
  int _money;
  int _houses;
  int _cars;
};

// 注：ivar的意思是 变量(推测的)

// 所有的实例对象的C++结构体中仅仅包含了成员变量(当然也存储这一个isa指针和一个superclass指针)，也就是说实例对象仅仅存储各自的成员变量的值

**思考： **对象可以创建多个，每个对象都有自己的成员变量和对应的值，但是方法大家调用的都是同一个，不管你是实例对象还是类对象都是调用的一个方法。因此OC在设计这门语言的时候，我们有必要将只需要存储一份的数据交给实例对象去管理吗？肯定不需要。所以：实例方法存储于类对象中，类方法存储在元类对象中。

类对象中都存储着以下信息数据：

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

元类对象中存储的信息数据包括：

isa指针
superclass指针
类的类方法信息（classmethod）
......

7、isa指针与superclass指针

img

此处只是概览，细节需另外查资料，比如实例对象有没有superclass，调实例对象的superclass会怎么走？

二、内存管理

1、物理内存与虚拟内存

对于一般的iPhone，实际物理内存都在1G左右。

系统内核维护一套虚拟内存系统，当我们向系统申请内存时，系统并不会给你返回物理内存的地址，而是给你一个虚拟内存地址。

只有我们开始使用申请到的虚拟内存时，系统才会将虚拟地址映射到物理地址上，从而让程序使用真实的物理内存。

2、内存分页

系统会对虚拟内存和物理内存进行分页，虚拟内存到物理内存的映射都是以页为最小粒度的。

基于A9处理器的系统，物理和虚拟内存都是以16KB进行分页。

系统将内存页分为三种状态：

1、活跃内存页（active pages）- 这种内存页已经被映射到物理内存中，而且近期被访问过，处于活跃状态。

2、非活跃内存页（inactive pages）- 这种内存页已经被映射到物理内存中，但是近期没有被访问过。

3、可用的内存页（free pages）- 没有关联到虚拟内存页的物理内存页集合。

当可用的内存页降低到一定的阀值时，系统就会采取低内存应对措施，在OSX中，系统会将非活跃内存页交换到硬盘上，而在iOS中，则会触发Memory Warning，如果你的App没有处理低内存警告并且还在后台占用太多内存，则有可能被杀掉。

3、malloc

alloc、release方法的调用，通常最终都会走到libsystem_malloc.dylib的malloc()和free()函数。

最终libsystem_malloc.dylib也都会向iOS的系统内核发起申请，映射实际内存到App进程的地址空间上。

苹果官方推荐使用calloc代替malloc，calloc返回的内存区域会自动清零，而且只有使用时才会关联到物理内存并清零。

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