对象的本质

本文主要探究以下两个问题：

• 对象的本质
• isa

对象的本质

有如下.m文件

// 对象在底层的本质就是结构体
@interface Person : NSObject
@property (nonatomic, strong) NSString *Name;
@end

@implementation Person

@end

int main(int argc, const char * argv[]) {
    @autoreleasepool {
        // insert code here...
        NSLog(@"Hello, World!");
    }
    return 0;
}
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使用clang命令 clang -rewrite-objc main.m -o main.cpp 把目标文件编译成c++文件。查看main.cpp文件

可以看出对象的本质是结构体，我们来看一下NSObject_IMPL

里面有一个Class类型的isa

我们看到有如下两个方法：

由于前面声明了Name的属性，所以这两个分别是Name的getter方法和setter方法

(*(NSString **)((char *)self + OBJC_IVAR_$_Person$_Name)); //由于对象在堆区开辟内存，要读取到一个变量的，首先要找到这个对象的首地址，然后对象的首地址+偏移量既可以读取变量
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里面还有一些protocal、method…在以后的介绍中在陆续展开分析。

isa

• isa的数据结构

在alloc文章中讲到，分配内存之后，会进行一个isa指针的绑定

   if (!zone && fast) {
        obj->initInstanceIsa(cls, hasCxxDtor);
    } else {
        // Use raw pointer isa on the assumption that they might be
        // doing something weird with the zone or RR.
        obj->initIsa(cls);
    }
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objc_object::initIsa(Class cls, bool nonpointer, UNUSED_WITHOUT_INDEXED_ISA_AND_DTOR_BIT bool hasCxxDtor)
{ 
    ASSERT(!isTaggedPointer()); 
    
    isa_t newisa(0);

    if (!nonpointer) {
        newisa.setClass(cls, this);
    } else {
        ASSERT(!DisableNonpointerIsa);
        ASSERT(!cls->instancesRequireRawIsa());


#if SUPPORT_INDEXED_ISA
        ASSERT(cls->classArrayIndex() > 0);
        newisa.bits = ISA_INDEX_MAGIC_VALUE;
        // isa.magic is part of ISA_MAGIC_VALUE
        // isa.nonpointer is part of ISA_MAGIC_VALUE
        newisa.has_cxx_dtor = hasCxxDtor;
        newisa.indexcls = (uintptr_t)cls->classArrayIndex();
#else
        newisa.bits = ISA_MAGIC_VALUE;
        // isa.magic is part of ISA_MAGIC_VALUE
        // isa.nonpointer is part of ISA_MAGIC_VALUE
#   if ISA_HAS_CXX_DTOR_BIT
        newisa.has_cxx_dtor = hasCxxDtor;
#   endif
        newisa.setClass(cls, this);
#endif
        newisa.extra_rc = 1;
    }

    // This write must be performed in a single store in some cases
    // (for example when realizing a class because other threads
    // may simultaneously try to use the class).
    // fixme use atomics here to guarantee single-store and to
    // guarantee memory order w.r.t. the class index table
    // ...but not too atomic because we don't want to hurt instantiation
    isa = newisa;
}

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我们来看一下isa_t的结构如下，可以看出isa_t是一个共用体类型（关于共用体可以看补充部分）

__x86_64__下的isa

在isa_t内部存在Class、以及bits值，并且bits与cls是互斥关系

我们看下__x86_64__下的ISA_BITFIELD

# 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; /*MACH_VM_MAX_ADDRESS 0x7fffffe00000*/ \
      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)

# else
#   error unknown architecture for packed isa
# endif
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• 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:志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。

怎么通过isa找到class

既然shiftcls中存在的是类的指针，那么我们来验证一下。

1. 通过掩码

define ISA_MASK 0x00007ffffffffff8ULL
通过isa指针&掩码，掩码就像一个一个面具，漏出想要的部分

&掩码

下面我们来打印一下LGPerson.class的地址

2. 从x86_63位架构下的isa可以看到，shiftcls中可以读取class，我们可以先拿到isa，然后向右平移3位，向左平移20位，然后再向右平移17位取到class的地址（原因看补充）。

补充

• 1.联合体位域

struct LGCar1 {
    BOOL front; // 0 1
    BOOL back;
    BOOL left;
    BOOL right;
};
//从结构体的对齐原则中我们可以知道，LGCar1的实例占4个字节。

//如果用位域表示LGCar2只占4位（半个字节）,当然没有半个字节，所以是一个字节
struct LGCar2 {
    BOOL front: 1;
    BOOL back : 1;
    BOOL left : 1;
    BOOL right: 1;
};
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   struct LGCar1 car1;
   struct LGCar2 car2;
   NSLog(@"%ld-%ld",sizeof(car1),sizeof(car2));//4-1
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// 共存
struct LGTeacher1 {
    char        *name;
    int         age;
    double      height ;
};

// 联合体 : 互斥
union LGTeacher2 {
    char        *name;
    int         age;
    double      height ;
};

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  struct LGTeacher1   teacher1;
  teacher1.name = "Cooco";
  teacher1.age  = 18;

  union LGTeacher2    teacher2;
  teacher2.name = "Cooco";
  teacher2.age  = 18;
  NSLog(@"%ld-%ld",sizeof(teacher1),sizeof(teacher2)); 24-8
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得知，结构体的内存是共存的，但是共用体是互斥的。
isa_t是共用体结构这样内存使用更为精细灵活。也节省了内存空间。

• 2.shiftcls查找原理

blog.csdn.net/LiqunZhang/… 中的图片