NSObject的本质

@interface NSObject {
    Class isa
}
@end

struct NSObject_IMPL {
    Class isa;
};

typedef struct objc_class *Class;

NSObject *object = [[NSObject alloc] init];
// NSObject对象本质是一个结构体，结构体只有一个isa成员变量，它是一个指针。
// 这个指针在64位系统上占用8个字节

#import <objc/runtime.h>
#import <malloc/malloc.h>

// NSObject实例对象的内存大小  8
NSLog(@"%zd", class_getInstanceSize([NSObject class]));

// obj指针所指向的内存大小  16  （实际分配大小）
NSLog(@"%zd", malloc_size((__bridge const void *)(obj)));

NSObject *obj = [[NSObject alloc] init];
Class objClass1 = [obj class];
Class objClass2 = object_getClass(obj);
Class objClass3 = [NSObject class];
Class objClass4 = [objClass1 class];

objClass1、objClass2和objClass3是同一个类对象

类对象调用class方法，返回的是它本身

元类对象（每个类只有一个元类对象）

元类对象和类对象的内存结构是一样的，都是Class（object_class结构体），主要包括：
① isa指针
② superClass指针
③ 类方法
④ 其他信息

NSObject *obj = [[NSObject alloc] init];
//将类对象传入，得到元类对象
Class metaClass1 = object_getClass([NSObject class]);
Class metaClass2 = object_getClass([obj class]);
Class metaClass3 = object_getClass(object_getClass(obj));

//判断是否是元类对象
class_isMetaClass(metaClass1);

总结：

• object_getClass方法返回的是对象的isa指针所指向的对象

• class方法返回的是对象本身

• 从64bit开始，实例对象的isa需要进行按位与运算（&ISA_MASK）才能得到类对象的地址

• 实例对象的superClass指针直接指向类对象地址

为什么isa指针需要进行按位与才能获取类对象地址呢？

union isa_t {
    isa_t() { }
    isa_t(uintptr_t value) : bits(value) { }
    Class cls;
    uintptr_t bits;
# if __arm64__#   define ISA_MASK        0x0000000ffffffff8ULL
#   define ISA_MAGIC_MASK  0x000003f000000001ULL
#   define ISA_MAGIC_VALUE 0x000001a000000001ULL
    struct {
    // 0代表普通的指针，存储着Class，Meta-Class对象的内存地址。
    // 1代表优化后的使用位域存储更多的信息。
    uintptr_t nonpointer        : 1;
    uintptr_t has_assoc         : 1; // 是否有设置过关联对象，如果没有，释放时会更快
    uintptr_t has_cxx_dtor      : 1; // 是否有C++析构函数，如果没有，释放时会更快
    // 存储着Class、Meta-Class对象的内存地址信息
    uintptr_t shiftcls          : 33; // MACH_VM_MAX_ADDRESS 0x1000000000
    uintptr_t magic             : 6; // 用于在调试时分辨对象是否未完成初始化
    uintptr_t weakly_referenced : 1; // 是否有被弱引用指向过。
    uintptr_t deallocating      : 1; // 对象是否正在释放

    // 引用计数器是否过大无法存储在isa中
    // 如果为1，那么引用计数会存储在一个叫SideTable的类的属性中
    uintptr_t has_sidetable_rc  : 1;
    uintptr_t extra_rc          : 19; // 里面存储的值是引用计数器减1#
    define RC_ONE   (1ULL<<45)#
    define RC_HALF  (1ULL<<18)    };
#endif

};

isa是一个指针，占8个byte，总共64bit，OC采用联合体定义构建isa，并使用位域存储着不同的配置信息，其中类对象地址只占用33位，isa指针通过跟掩码进行按位与计算后，就能拿到对应的类对象地址。

ISA_MASK转为二进制之后为：111111111111111111111111111111111000

知识点：

① 数据类型占内存的位数

数据类型                            32位    64位
char                                1       1

short int                           2       2

int                                 4       4

long int                            4       8

long long int                       8       8

char*                               4       8

float                               4       4

double                              8       8

1个字节（Byte）等于8位（bit）二进制位

② iOS平台默认内存对齐系数为8

iOS堆内存分配时，都是以16的倍数进行分配

内存对齐理解

③ 将OC代码转为C++代码

clang -rewrite-objc main.m -o main.cpp

将OC代码转为指定cpu架构的C++代码

xcrun -sdk iphoneos clang -arch arm64 -rewrite-objc main.m -o main-arm64.cpp

iOS源码下载地址

搜索objc4下载运行时源码