Clang介绍

Clang是一个C语言、C++、Objective-C语言的轻量级编译器。源代码发布于BSD协议下。 Clang将支持其普通lambda表达式、返回类型的简化处理以及更好的处理constexpr关键字。 2013年4月,Clang已经全面支持C++11标准，并开始实现C++1y特性(也就是C++14，这是 C++的下一个小更新版本)。Clang将支持其普通lambda表达式、返回类型的简化处理以及更好的处理constexpr关键字。 [2] Clang是一个C++编写、基于LLVM、发布于LLVM BSD许可证下的C/C++/Objective-C/ Objective-C++编译器。它与GNU C语言规范几乎完全兼容(当然，也有部分不兼容的内容，包括编译命令选项也会有点差异)，并在此基础上增加了额外的语法特性，比如C函数重载 (通过__attribute__((overloadable))来修饰函数)，其目标(之一)就是超越GCC。

说了这么多，咱也看不懂是啥，总之记住“Clang是由Apple主导编写，基于LLVM的C/C++/Object-C的编绎器，它可以将我们的C/C++/OC代码编绎成.cpp的C++文件”，那么怎么编绎呢？

使用 clang -rewrite-objc main.m -o main.cpp 将main.m文件编绎成main.cpp文件

第一步：cd到文件当前的目录

第二步：输入指令，并回车

第三步：来到当前文件所在的目录

这样我们就成功的将main.m文件编绎成了main.cpp文件

使用 clang -rewrite-objc -fobjc-arc -fobjc-runtime=ios-13.2.0 -isysroot/Applications/Xcode.app/Contents/Developer/Platforms/iPhoneSimulator.platform/Developer/SDKs/iPhoneSimulator13.2.sdk ViewController.m 将UIKit的文件编绎成.cpp文件

使用流程同上，有一些注意的地方："13.2.0"是当前XCode的sdk版本号，如果你不自己是多少，可以通过路径查找Applications/Xcode.app/Contents/Developer/Platforms/iPhoneSimulator.platform/Developer/SDKs/iPhoneSimulator13.2.sdk，编绎结果如下：

注意

xcode安装的时候顺带安装了xcrun命令，xcrun命令在clang的基础上进行了一些封装，要更好用一些,我们也可以使用下面的命令来编译文件。

xcrun -sdk iphonesimulator clang -arch arm64 -rewrite-objc main.m -o main-arm64.cpp (模拟器)

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

验证OC对象的本质是结构体

打开刚刚编绎的main.cpp文件，并全局搜索LGPerson

LGPerson继承自NSObject，有name和age两个属性，在其结构体中也得到了体现；NSObject_IMPL就是NSObject编绎后的结构体。

至此，我们就成功的证明了OC对象结构体的本质

通过OC之alloc底层原理我们可以知道，对象的内存在开辟后会跟类进行关联，关联的过程会创建isa,那么这个过程是什么样？isa的结构是什么样的？

指针地址关联类对象及isa的结构分析

首先我们打开一份可编绎的OC底层实现原码，找到initInstanceIsa的实现

跟到initIsa的实现

点开newisa.bits

union isa_t {
    isa_t() { }
    isa_t(uintptr_t value) : bits(value) { }

    Class cls;
    uintptr_t bits;
#if defined(ISA_BITFIELD)
    struct {
        ISA_BITFIELD;  // defined in isa.h
    };
#endif
};

这样我们就来了isa的联合体结构，其中cls是类对象，cls和bits是互斥的，它们两个只有一个会被赋值

我们点开ISA_BITFIELD

于是我们看到了__x86_64__和__arm64__两种结构的isa结构

# elif __x86_64__
#   define ISA_MASK        0x00007ffffffffff8ULL
#   define ISA_MAGIC_MASK  0x001f800000000001ULL
#   define ISA_MAGIC_VALUE 0x001d800000000001ULL
#   define ISA_BITFIELD                                                        \
      uintptr_t nonpointer        : 1;                                         \
      uintptr_t has_assoc         : 1;                                         \
      uintptr_t has_cxx_dtor      : 1;                                         \
      uintptr_t shiftcls          : 44; /*MACH_VM_MAX_ADDRESS 0x7fffffe00000*/ \
      uintptr_t magic             : 6;                                         \
      uintptr_t weakly_referenced : 1;                                         \
      uintptr_t deallocating      : 1;                                         \
      uintptr_t has_sidetable_rc  : 1;                                         \
      uintptr_t extra_rc          : 8
#   define RC_ONE   (1ULL<<56)
#   define RC_HALF  (1ULL<<7)

# if __arm64__
#   define ISA_MASK        0x0000000ffffffff8ULL
#   define ISA_MAGIC_MASK  0x000003f000000001ULL
#   define ISA_MAGIC_VALUE 0x000001a000000001ULL
#   define ISA_BITFIELD                                                      \
      uintptr_t nonpointer        : 1;                                       \
      uintptr_t has_assoc         : 1;                                       \
      uintptr_t has_cxx_dtor      : 1;                                       \
      uintptr_t shiftcls          : 33; /*MACH_VM_MAX_ADDRESS 0x1000000000*/ \
      uintptr_t magic             : 6;                                       \
      uintptr_t weakly_referenced : 1;                                       \
      uintptr_t deallocating      : 1;                                       \
      uintptr_t has_sidetable_rc  : 1;                                       \
      uintptr_t extra_rc          : 19
#   define RC_ONE   (1ULL<<45)
#   define RC_HALF  (1ULL<<18)

下面解释一下isa结构中每一个位置的意思:

nonpointer:表示是否对 isa 指针开启指针优化 0:纯isa指针，1:不止是类对象地址,isa 中包含了类信息、对象的引用计数等;

has_assoc:关联对象标志位，0没有，1存在;

has_cxx_dtor:该对象是否有 C++ 或者 Objc 的析构器,如果有析构函数,则需要做析构逻辑, 如果没有,则可以更快的释放对象;

shiftcls:存储类指针的值。开启指针优化的情况下，在 arm64 架构中有 33 位用来存储类指针;

magic:用于调试器判断当前对象是真的对象还是没有初始化的空间;

weakly_referenced:指对象是否被指向或者曾经指向一个 ARC 的弱变量，没有弱引用的对象可以更快释放;

deallocating:标志对象是否正在释放内存；

has_sidetable_rc:当对象引用技术大于 10 时，则需要借用该变量存储进位；

extra_rc:当表示该对象的引用计数值，实际上是引用计数值减 1，例如，如果对象的引>* 用计数为 10，那么 extra_rc 为 9。如果引用计数大于 10，则需要使用到下面的 has_sidetable_rc。

验证shiftcls存的确实是类

运行如下代码，并断点

lldb调试

因为是在Mac上运行的，执行的是模拟器的isa结构

其中，从右到左的第3个->左47个是shiftcls

x/4gx person:以十六进制打印person的4段内存情况，其中0x001d80010000220d为isa指针

将右边三个bit和左边17个bit清空，得到shiftcls

(lldb) p/x 0x001d80010000220d>>3

(long) $2 = 0x0003b00020000441

(lldb) p/x 0x0003b00020000441<<20

(long) $3 = 0x0002000044100000

(lldb) p/x 0x0002000044100000>>17

(long) $4 = 0x0000000100002208

po 0x0000000100002208打印最终得到的

至些我们验证的shiftcls存储的确实就是类信息

其实我们还可以直接通过ISA_MASK：0x00007ffffffffff8来从isa中打印出类信息

对象isa指针的内存分布如下图：

** 总结：通过alloc创建对象时，通过instanceSize计算出对象所占的内存大小，再使用calloc为对象分配内存空间并返回一个指针地址，然后通过initInstanceIsa和initIsa将这个指针地址和类进行关联，这个指针地址就是isa。isa的内存结构分为两种：__x86_64__ 和 __arm64__。isa 的创建方式包含nonpointer方式和非nonpointer方式，其中系统自带的类创建的对象是非nonpointer，自定义的类创建的结象是nonpointer。 **

OC对象本质及isa结构分析