根据clang
和 obj.h
查看对象创建的流程和方法
Clang介绍
clang
是一个由Apple主导编写,基于LLVM
的C/C++/OC
的编译器
主要是用于底层编译,将一些文件输出成c++文件,例如main.m 输出成main.cpp,其目的是为了更好的观察底层的一些结构
及实现的逻辑
,方便理解底层原理
对象的本质
1.使用clang
把OC对象编译成C++,查看底层代码。可以使用如下代码在控制台中编译指定类:
clang -rewrite-objc main.m -o main.cpp
//UIKit报错
clang -x objective-c -rewrite-objc -isysroot /Applications/Xcode.app/Contents/Developer/Platforms/iPhoneSimulator.platform/Developer/SDKs/iPhoneSimulator.sdk main.m
// xcrun命令基于clang基础上进行了封装更好用
//3、模拟器编译
xcrun -sdk iphonesimulator clang -arch arm64 -rewrite-objc main.m -o main-arm64.cpp
//4、真机编译
xcrun -sdk iphoneos clang -arch arm64 -rewrite-objc main.m -o main- arm64.cpp
2.我使用了如下代码编译了HTPerson.m
类,在同一目录下生成了HTPerson.cpp
文件,点击查看
clang -rewrite-objc HTPerson.m -o HTPerson.cpp
3.搜索HTPerson 看到如下代码
extern "C" unsigned long OBJC_IVAR_$_HTPerson$_HTName;
struct HTPerson_IMPL {
struct NSObject_IMPL NSObject_IVARS;
NSString * _Nonnull _HTName;
};
可以看出NSObject
底层是结构体
,同时多了一个成员ivars
。
4.搜索类型NSObject_IMPL
发现ivars
中只有一个isa
。
struct NSObject_IMPL {
Class isa;
};
5.再次搜索*Class
。
typedef struct objc_class *Class;
struct objc_object {
Class _Nonnull isa __attribute__((deprecated));
};
typedef struct objc_object *id;
typedef struct objc_selector *SEL;
发现class实际上是一个objc_class
类型的结构体指针。同时isa
应该包含类的相关信息。
探索isa
查看OC的底层源码
发现,在对象创建时(alloc
方法可以查看)有三个步骤:
1.cls->instanceSize
计算内存大小
2.开辟内存
并且返回地址指针
3.isa
会关联内存
和对象
的类。
isa关联对象和内存的方法
objc_object::initIsa(Class cls, bool nonpointer, bool hasCxxDtor)
{
ASSERT(!isTaggedPointer());
if (!nonpointer) {
isa = isa_t((uintptr_t)cls);
} else {
ASSERT(!DisableNonpointerIsa);
ASSERT(!cls->instancesRequireRawIsa());
isa_t newisa(0);
#if SUPPORT_INDEXED_ISA
ASSERT(cls->classArrayIndex() > 0);
newisa.bits = ISA_INDEX_MAGIC_VALUE;
newisa.has_cxx_dtor = hasCxxDtor;
newisa.indexcls = (uintptr_t)cls->classArrayIndex();
#else
newisa.bits = ISA_MAGIC_VALUE;
newisa.has_cxx_dtor = hasCxxDtor;
newisa.shiftcls = (uintptr_t)cls >> 3;
#endif
isa = newisa;
}
}
其中isa_t
是一个联合体。联合体成员是互斥
的 ,那就意味着初始化isa
有两种方式:
bits
被赋值,cls
没有值或者被覆盖
cls
被赋值,bits
没有值或者被覆盖
好处就是可以节约内存空间,总共占用了8
字节 * 8
位 = 64
位
isa_t的实现
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
};
搜索ISA_BITFIELD
,并且查看内容
# 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)
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
: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。
总结
对象其实指向一个结构体的指针。isa
是联合体+位域的方式存储类的信息。采用这种方式的有点就是节省大量内存。