一个 Person 对象、一个 Student 对象占用多少内存空间？

Person 和 Student 对象实际占用内存 16bytes，系统分配内存也是 16bytes。（注：这里实际占用为 16bytes 是因为结构体内存对齐）

  • 系统分配了16个字节给NSObject对象（通过**malloc_size**函数获得）
  • NSObject对象内部只使用了8个字节的空间（可以通过**class_getInstanceSize**函数获得）

image.png

OC对象的本质

Objective-C 代码的底层都是通过 C/C++ 实现，所以 Objective-C 面向对象是基于 C/C++ 数据结构实现。 下图为OC语言转换成机器语言的几个过程。

image.png

通过终端指令：（注：如果需要链接其他框架，使用 -framework 参数。）

  1. xcrun -sdk iphoneos clang -arch arm64 -rewrite-objc main.m -o main_arm64.cpp
  1. // 将 OC 代码转为 C++ 代码，得 NSObject 底层结构：
  2. struct NSObject_IMPL {    
  3.     Class isa; 
  4. }; 
  6. // Class 是一个指向对象的结构体指针
  7. typedef struct objc_class *Class;

内存大小分配

所以 NSObject 是一个结构体，初始内部只有一个指向对象的结构体指针 isa。 由于 iOS 为64位系统，所以一个指针占 8bytes（ 1byte = 8bit ），但是实际上系统给它分配了 16bytes 的内存空间。

  1. NSLog(@"%zd",class_getInstanceSize([NSObject class])); //实例对象的成员所占用的大小 8bytes（实际使用的） 
  2. NSLog(@"%zd",malloc_size((__bridge const void *)(obj))); //整个结构体占用的是 16bytes（实际分配的）
  1. size_t instanceSize(size_t extraBytes) {
  2.     size_t size = alignedInstanceSize() + extraBytes;
  3.     // CF requires all objects be at least 16 bytes.
  4.     if (size < 16) size = 16;
  5.     return size;
  6. }

对象类型

Instance对象 & Class对象 & Meta-Class对象

|

Instance 对象（实例对象）
> Instance 对象在内存中存储的信息包括
  • isa 指针
    - 其他成员变量
    | | |

    Class 对象（类对象）

    |

    Meta-Class 对象（元类对象）

    | | 每个类在内存中有且仅有一个 Class 对象。
    Class 对象在内存中存储的信息包括：
    image.png | 每个类在内存中也是有且仅有一个 Meta-Class 对象。
    objectMetaClass 是 NSObject 的 meta-class 对象（元类对象）Meta-Class 对象在内存中存储的信息包括：
    image.png | | ```cpp Class objectMetaClass = object_getClass([NSObject class]); // Runtime API

// 注：以下获取的是 objectClass 是 Class 对象，并不是 Meta-Class 对象 Class objectClass = [[NSObject class] class];

  1.  |  |
  2. | **Class、Meta-Class 对象的本质结构都是 struct objc_class**<br />![image.png](https://cdn.nlark.com/yuque/0/2023/png/449231/1675865775424-398cc853-7f3e-4089-8b3c-cf963e5aea0c.png#averageHue=%237da955&clientId=u3b442766-f0a7-4&from=paste&height=273&id=kB0JM&originHeight=878&originWidth=2408&originalType=binary&ratio=1&rotation=0&showTitle=false&size=478100&status=done&style=none&taskId=u40a8dc4a-10ee-4bbd-812c-fb6ba0746f3&title=&width=749.0113525390625) |  |
  4. | <br />- **Instance 的 isa 指向 Class**。当调用对象方法的时，通过 Instance 的 isa指针找到 Class，最后找到 **对象方法** 的实现进行调用。<br />- **Class 的 isa 指向 Meta-Class**。当调用对象方法的时，通过 Class 的 isa指针找到 Meta-Class，最后找到 **类方法** 的实现进行调用。<br /> |
  5. | --- |
  6. | ![image.png](https://cdn.nlark.com/yuque/0/2023/png/449231/1675865735590-fe341384-5359-43f0-a333-f9bb6e798010.png#averageHue=%23fffffe&clientId=u3b442766-f0a7-4&from=paste&height=225&id=u797c48ca&originHeight=462&originWidth=1468&originalType=binary&ratio=1&rotation=0&showTitle=false&size=79061&status=done&style=none&taskId=u15d169b8-1224-4fa5-8cf6-d76611b8477&title=&width=716.0056762695312) |
  8. | <br />- Instance 调用对象方法的轨迹：**isa 找到 Class，方法不存在，就通过superclass 找父类**。<br />- Class 调用类方法的轨迹：**isa 找 Meta-Class，方法不存在，就通过 superclass 找父类**<br /> |
  9. | --- |
  10. | ![image.png](https://cdn.nlark.com/yuque/0/2023/png/449231/1675865863718-ca2de1ce-2a20-4827-9d6e-d330117d25e3.png#averageHue=%23f3f3f2&clientId=u3b442766-f0a7-4&from=paste&height=480&id=uf00ce9ff&originHeight=992&originWidth=952&originalType=binary&ratio=1&rotation=0&showTitle=false&size=228708&status=done&style=none&taskId=u08eebe65-1cfa-45c8-9490-5a20cd82308&title=&width=460.7130432128906) |
  14. **对象的isa指针指向哪里？**
  15. > - instance对象的isa指向class对象
  16. > - class对象的isa指向meta-class对象
  17. > - meta-class对象的isa指向基类的meta-class对象
  21. **OC的类信息存放在哪里？**
  22. > - 对象方法、属性、成员变量、协议信息，存放在class对象中
  23. > - 类方法，存放在meta-class对象中
  24. > - 成员变量的具体值，存放在instance对象
  26. <a name="ctuyJ"></a>
  27. ## super的本质
  28. <a name="xBy3C"></a>
  29. ## ![image.png](https://cdn.nlark.com/yuque/0/2023/png/449231/1676472502955-89affa9a-0d4e-4828-88fc-07eb4a4bf765.png#averageHue=%23f8f7f7&clientId=u1d147d5e-73e9-4&from=paste&height=240&id=uaa56d200&originHeight=646&originWidth=1648&originalType=binary&ratio=1.100000023841858&rotation=0&showTitle=false&size=141203&status=done&style=none&taskId=u6a493c9a-f2b8-4f50-ba74-931849cb1c6&title=&width=613.0084838867188)
  30. <a name="AHCWJ"></a>
  31. ## 窥探 struct objc_class 的结构
  32. [objc4源码下载](https://opensource.apple.com/tarballs/objc4/)
  33. > #include <runtime.h>
  35. ```cpp
  36. struct objc_class {
  37.     Class _Nonnull isa  OBJC_ISA_AVAILABILITY;
  38. };

include 

  1. typedef struct objc_class *Class;
  2. /// 实例类
  3. struct objc_object {
  4.     Class _Nonnull isa  OBJC_ISA_AVAILABILITY;
  5. };

include 

  1. // Class 类
  2. struct objc_class : objc_object {
  3.    Class superclass;
  4.    cache_t cache;         // 方法缓存
  5.    class_data_bits_t bits; // 用于获取具体的类信息
  6.    ...
  7. };

include 

  1. struct class_rw_t {
  2.     uint32_t flags;
  3.     Class firstSubclass;
  4.     Class nextSiblingClass;
  5.     explicit_atomic<uintptr_t> ro_or_rw_ext;
  6.     ...
  7. public:
  8.     ...
  9.     const class_ro_t *ro() const {...}
  10.     const method_array_t methods() const {...} // 方法列表
  11.     const property_array_t properties() const {...} // 属性列表
  12.     const protocol_array_t protocols() const {...} // 协议列表
  13. }

include 

  1. struct class_ro_t {
  2.     uint32_t flags;
  3.     uint32_t instanceStart;
  4.     uint32_t instanceSize; // instance 对象占用的内存空间
  5. #ifdef __LP64__
  6.     uint32_t reserved;
  7. #endif
  8.     union {
  9.         const uint8_t * ivarLayout;
  10.         Class nonMetaclass;
  11.     };
  12.     explicit_atomic<const char *> name; // 类名
  13.     void *baseMethodList;
  14.     protocol_list_t * baseProtocols;
  15.     const ivar_list_t * ivars; // 成员变量列表
  16.     const uint8_t * weakIvarLayout;
  17.     property_list_t *baseProperties;
  18.     ...
  19. }