1、Objective-C的本质

OC底层是由C\C++实现的，OC的面向对象是基于C\C++的数据结构实现的，OC的对象、类主要基于C\C++的结构体实现的，OC代码转换过程：

可以将OC代码转换成C\C++代码查看底层实现，参考：OC代码转换。

2、OC对象的本质

2.1、OC对象在内存中的布局

NSObject对象的底层实现是C++的结构体：

// OC代码
@interface NSObject {
    Class isa;
}
// 底层实现
struct NSObject_IMPL {
    Class isa;
};

结构体内部只有一个isa指针，32位系统下占用4个字节，64位系统占用8个字节，结构体所占内存大小就是isa指针的大小，结构体的内存地址就是isa指针的地址。
获取NSObject实例对象的大小：

// 调用class_getInstanceSize方法需要倒入头文件
#import <objc/runtime.h>
// 调用malloc_size方法需要倒入头文件
#import <malloc/malloc.h>
NSObject *obj = [[NSObject alloc] init];
// 获得NSObject实例对象的成员变量所占用的大小 -> 8
NSLog(@"obj = %zd", class_getInstanceSize([NSObject class]));
// 获得obj指针所指向内存的大小 -> 16
NSLog(@"obj = %zd", malloc_size((__bridge const void*)obj));

通过打印结果观察class_getInstanceSize方法方法获取obj对象占8个字节，通过malloc_size方法获取obj对象占用16个字节，为什么会读取出两个不同的大小？
分析 objc源码可知class_getInstanceSize最终调用了alignedInstanceSize，获取的是成员变量的大小，即isa指针所占大小8：

// Class's ivar size rounded up to a pointer-size boundary.
uint32_t alignedInstanceSize() const {
    return word_align(unalignedInstanceSize());
}

分析 malloc源码可知malloc_size最终调用了instanceSize，获取的是对象所占内存大小，最小为16个字节，所以得出16：

inline size_t instanceSize(size_t extraBytes) const {
    if (fastpath(cache.hasFastInstanceSize(extraBytes))) {
        return cache.fastInstanceSize(extraBytes);
    }
    size_t size = alignedInstanceSize() + extraBytes;
    // CF requires all objects be at least 16 bytes.
    if (size < 16) size = 16;
    return size;
}

利用Xcode可以查看对象的内存布局，Debug - Debug Workflow - ViewMemory，输入NSObject对象地址：

可以看到，NSObject对象使用了前8个字节，后8个字节是空的，NSObject对象数据结构如下：

2.2、Student对象内存布局

创建一个继承于NSObject的类Student

@interface Student : NSObject {
    @public
    int _no;
    int _age;
}

转成C++代码后：

struct NSObject_IMPL {
    Class isa;
};
struct Student_IMPL {
    struct NSObject_IMPL NSObject_IVARS;
    int _no;
    int _age;
};

分别通过class_getInstanceSize和malloc_size读取大小，得到的都是16，原因是Student实例对象包含父类的isa指针和自己的成员变量，isa和成员变量所占内存大小是8 + 4 + 4 = 16，对象所占内存大小也是16。
结论：如果是继承关系，子类会包含父类的成员变量
使用View Memory查看Student对象的内存布局：

可以看到Student对象的使用了16个字节的内存，所以Student对象内存结构为：

2.3、内存对齐

创建一个Person类继承于NSObject，创建一个Student类继承于Person，分别有各自的属性

@interface Person : NSObject {
    int _no;
}
@interface Student : Person {
    int _age;
}

NSObject、Person、Student的底层结构如下：

struct NSObject_IMPL {
    Class isa;
};
struct Person_IMPL {
    struct NSObject_IMPL NSObject_IVARS;
    int _age;
};
struct Student_IMPL {
    struct NSObject_IMPL Person_IVARS;
    int _no;
};

Person和Student的内存结构为：

分别打印person和stu对象的class_getInstanceSize和malloc_size

NSLog(@"person = %zd",class_getInstanceSize([Person class]));
NSLog(@"person = %zd",malloc_size((__bridge const void*)person));
NSLog(@"stu = %zd",class_getInstanceSize([Student class]));
NSLog(@"stu = %zd",malloc_size((__bridge const void*)stu));

打印结果：

～：person = 16
～：person = 16
～：stu = 16
～：stu = 16

虽然person成员变量所占实际大小是12个字节，但是class_getInstanceSize实际上返回的是对齐后的内存大小，所以应该是8的倍数，返回的就是16。

*内存对齐：结构体的最终大小必须是最大成员大小的倍数

2.4、OC的内存对齐

创建一个Student类继承于NSObject

@interface Student : NSObject {
    int _no;
    int _age;
    int _height;
}

分别获取class_getInstanceSize和malloc_size

NSLog(@"stu = %zd, %zd",class_getInstanceSize([Student class]),malloc_size((__bridge const void*)stu));