03、iOS底层探索-Alloc原理下-一一网

1、对象的本质

Clang

Clang是一个C++编写、基于LLVM、发布于LLVM BSD协议许可证下的C/C++/Objective-C/Objective-C++轻量级编译器
与GNU C语言规范几乎完全兼容,并增加额外语法特性,如C函数重载(通过__attribute__(overloadable)来修饰函数)
Clang将支持其普通Iambda表达式、返回类型的简化处理以及更好的处理constexpr关键字
Clang命令
- clang rewrite-objc main.m(目标文件) -o main.cpp(编译文件) 把目标文件编译成C++文件
- fatal error: ‘UIKit/UIKit.h’ file not found报错:clang -rewrite-objc -fobjc-arc -fobjc-runtime=ios-13.0.0 -isysroot /Applications/Xcode.app/Contents/Developer/Platforms/iPhoneSimulator.platform/Developer/SDKs/iPhoneSimulator13.0.sdk main.m

Xcrun

‘Xcode’安装的时候也顺带安装了’xcrun’命令,’xcrun’命令在’Clang’的基础上进行了一些封装,更好用
xcrun -sdk iphonesimulator clang -arch x86_64 -rewrite-objc main.m(目标文件) -o main-arm64.cpp(自定义编译文件名) (模拟器)
xcrun -sdk iphoneos clang -arch arm64 -rewrite-objc main.m(目标文件) -o main-arm64.cpp(自定义编译文件名) (手机)

对象的本质

通过上边的操作得到的编译文件可知:对象的本质就是结构体

底层编译内容

2、结构体、联合体(共用体)、位域

结构体`struct`

所有变量是”共存”的
- 优点:全面,都可以赋值
- 缺点:内存空间分配是粗放的,不管用不用全部分配

联合体`union`

各变量是”互斥”的
- 缺点:只有最新被赋值的一个变量正常,之前的变量内存不再使用成为脏内存
- 优点:内存使用更精细,节省内存空间

位域`:n`

成员后加:n(n为希望占用的位数)

3、指针`Isa`

inline void 
objc_object::initIsa(Class cls)
{
    initIsa(cls, false, false);
}
复制代码

inline void 
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;
}
复制代码

union isa_t {           //isa_t是个联合体
    isa_t() { }
    isa_t(uintptr_t value) : bits(value) { }
    
    uintptr_t bits;

private:
    // Accessing the class requires custom ptrauth operations, so
    // force clients to go through setClass/getClass by making this
    // private.
    Class cls;

public:
#if defined(ISA_BITFIELD)
    struct {
        ISA_BITFIELD;  // defined in isa.h 
    };

    bool isDeallocating() {
        return extra_rc == 0 && has_sidetable_rc == 0;
    }
    void setDeallocating() {
        extra_rc = 0;
        has_sidetable_rc = 0;
    }
#endif

    void setClass(Class cls, objc_object *obj);
    Class getClass(bool authenticated);
    Class getDecodedClass(bool authenticated);
};
复制代码

nonPointerIsa

类指针8字节、64位,只存储地址过于浪费,所以苹果为了优化内存,将引用计数、weak、关联对象、是否正在释放、析构函数等信息存到64位的指针里
nonpointor: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:表示关联对象标志位,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空间
weakly_referenced:表示对象是否被指向或者曾经指向一个ARC的弱变量,没有弱变量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:当对象引用计数>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(实际是引用计数值-1),若引用计数值>10,则需要使用has_sidetable_rc

Isa推导Class

对象通过其isa与掩码ISA_MASK做”与”操作,可得到指针内部的class信息

内存开辟后没释放则位置不变,所以要拿到类指针shiftcl可以通过对指针进行位运算,将右侧3位清空,再将左侧17位也清空再复原类指针shiftcl位置后得到:(对对象x/4gx查看内存: 0x10068ac90内存整体情况: 0x011d800100008475首地址为指针 0x0000000000000000存放的内容)