OC底层原理3之对象的本质与isa的研究

Bryant
233 阅读4分钟

对象在底层的本质就是结构体

先看一个简单的.m文件，然后我们通过clang进行编译还原成OC的上层代码C/C++。

image.png

然后还原成.cpp文件我们可以看到对象Person其在底层其实是一个结构体

image.png 从上图我们可以看到Person其实就是一个定义的结构体，而他的属性、成员变量。其实就是它的结构体的成员，而且我们还会发现，属性age、和nickName比着成员变量 _name、height多了一些其他东西。（这就可以牵扯出属性与成员变量的不同点在哪）而除了这些，还有一个结构体NSObject_IMPL。

结构体NSObject_IMPL

我们通过这个.cpp文件继续发现到结构体NSObject_IMPL其实就是我们经常说的isa指针。但是Class又是什么呢，我们可以大胆的猜测它是不是也是个结构体呢。

image.png

Class isa其实就是 objc_class *isa。结构体指针类型

而且我们平时习惯用的id，其实就是objc_object *类型的。

image.png

其实我们可以通过objc源码探索就会发现objc_class其实是继承于结构体objc_object

image.png

属性和成员变量

我们之前已经看到一个对象的属性和成员变量是有所不同的，但他们都是结构体的成员。但是发现属性比着成员变量其实多了ivar、setter方法、getter方法。

image.png 而且setter方法和getter方法，多了两个参数（Person *self, SEL _cmd），两个隐藏参数 而成员变量没有这两个方法。 而OBJC_IVAR_$_Person$_nickName就是上面提到属性比成员变量多的东西ivar 怎么得到一个属性的值呢，其实就是 指针地址 + 偏移量得到了该属性的指针地址，然后进行*(NSString)解引用

总结

1、我们发现对象在底层的实现是结构体，而且其实是objc_object类型的

2、每一个对象都有isa指针，而他其实就是Class类型的，而Class其实就是objc_class *结构体指针类型

3、我们平时用的id其实是objc_object *结构体指针类型

4、对象的属性与成员变量的区别就是 属性有ivar + setter + getter。

isa 的探究

我们通过上面已经知道，isa是对象不可分割的一部分，而且是很重要的一部分，那么究竟什么是isa呢，我们先引入两个知识点位域与联合体（共用体）

位域

例如一个结构体person

struct Person {
    BOOL left;
    BOOL right;
    BOOL top;
    BOOL bottom;
} person;
NSLog(@"----%lu", sizeof(person));

它的结果显而易见是4，也就是说结构体person占用了4字节（32位）内存。但是我们如果实际上存储根本用不到这么大的内存，0000分别代表4个成员就足够了，也就是0.5字节。然后就有了位域

struct Person {
    BOOL left : 1;
    BOOL right: 1;
    BOOL top  : 1;
    BOOL bottom:1;
} person;
NSLog(@"----%lu", sizeof(person));

而这次的结果就是1了，因为内存最小就是1字节。就可以分别代表四个成员了

联合体（共用体）

联合体的特性是互斥，而结构体的特性是共存。也就是说联合体内的成员只有一个才是有效值。联合体和位域一般是一起使用的

联合体内如果修改一个成员的值得时候就会影响到其他成员。因为它的所有成员都占用的是一段内存。它的内存是成员内最大内存的数据类型影响。同一时刻只保存当前修改的成员值。例如：

union Way{
    int a;
    short b;
    char c;
} way;
NSLog(@"----%lu", sizeof(way));

结果是最大内存的int，为4字节。

isa 的探索

我们在探究alloc底层实现的时候可以发现在进行class与内存地址绑定的时候会进行以下代码

image.png 然后我们会发现一个名字叫做isa_t的联合体，它其实就是所为的isa。

image.png 那么为什么会这样呢，是因为苹果在存储类型地址的时候就想到，这个地址根本不会用到8个字节(64位)那么多，它就想存储更多的信息，例如：引用计数，弱引用，关联对象，析构函数等等。所以才会用到了这个联合体。但是最重要的是如何分配这个内存从而能存储这么多数据呢，就会用到了位域。所以我们可以看到其实真正重要的是ISA_BITFIELD。我们看看里面是包含了什么。只看64位情况

image.png

image.png

nonpointer 纯isa

我们有时候会看到nonpointer，但是这个是什么呢。它代表的是纯isa意思是只包含了类的指针地址值和类信息。但是默认都是不纯的

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