对象的底层探索（下）

沉醉于风
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我们知道，一个实例对象的内存空间大小跟其对应类中的成员变量有关。 我们看下这个代码：

@interface XXPerson : NSObject

@property (nonatomic, copy) NSString *name;
@property (nonatomic, assign) int age;
@property (nonatomic, assign) double height;
@property (nonatomic, assign) short gender;

@end

XXPerson *p = [XXPerson alloc];
p.name = @"zhangsan";
p.age = 20;
p.height = 1.8;
p.gender = 2;
        
NSLog(@"%lu", malloc_size((__bridge const void *)(p)));

我们自己先按照字节对齐的方式计算：
isa:[0, 7]
name:[8, 15]
age:[16, 19]
height:[24, 31] 因为20不能被8整除，要从24开始
gender:[32, 33]

那么，按照系统的16字节对齐方，应该分配内存为48个字节，这是我们自己计算的结果，是否正确呢？来验证一下，运行看打印：

2022-04-24 15:09:13.906234+0800 SXObjcDebug[3829:94064] 32

为何是32呢😳

查查看！

图片.png

看上图说话：

其中，第一个8字节0x011d8001000082ed，表示的是isa。

对象p的name和gender两个属性被放到了同一个8字节的单元中，因为它俩占用的空间小。

除去isa，表示name的8字节0x0000000100004010被排到了第二位，而name这个属性，无论是声明还是赋值，都是排第一的。

综上可得，系统在给对象分配内存空间时自动做了优化！

侦查isa ！！！

上面说过，p对象的第一个8字节，表示的是isa指针信息，那么isa到底是啥呢？

我们知道， 在创建对象的过程中，会走到一个叫做_class_createInstanceFromZone的方法，而在这个方法里会调用obj->initIsa(cls)；跳进去发现，isa的本质是个isa_t联合体。

struct {
    ISA_BITFIELD;  // defined in isa.h
};

isa的信息基本都存在这个结构体中，以__x86_64__结构为例，我们来看一下ISA_BITFIELD里面都有啥。

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

isa有8个字节，也就是8*8=64bit，其中，uintptr_t shiftcls的44位bit表示的就是对象的类所对应的内存地址。

这64位，可以分成三个部分：
3表示前三个：1+1+1；
44表示uintptr_t shiftcls；
17表示其它：6+1+1+1+8。

图片.png

问题：怎么获取该对象对应的类的内存地址？
因为我们已经知道，这uintptr_t shiftcls的44位表示对象对应的类的内存地址，所以使用isa的地址右移3位，再左移20(17+3)位，再右移17位即可。

以上文中p对象为例:

图片.png

通过这个方法获取类的地址稍微有点儿麻烦，还有个简单的方法。我们看到上面有个ISA_MASK，做个“&”操作即可：

图片.png

此外，ISA_BITFIELD中的uintptr_t extra_rc表示的是对象的引用计数的值，也就是说，这64位的前8位表示的就是引用计数值，可直接通过位移的方式获取这个值，右移64-8位：

图片.png

到此，我们了解到，iOS对象从alloc开始，先去创建一个对象，其中系统是按照16字节对齐的方式来为其分配内存空间的；之后，再创建isa指针将对象和类关联上。 iOS对象的底层探索先告一段落，以后有想到的地方再补充。

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