OC语法 | ivan's Blog

Objective-c语法

Objective-C的本质

平时编写的OC代码，底层实现其实都是C/C++代码

1	Objective-C -> C/C++ -> 汇编语言 -> 机器语言

OC的面向对象都是基于C/C++的数据结构实现的，即 结构体

NSObject的底层实现

@interface NSObject {
    Class isa;
}
@end

底层结构体形式：
struct NSObject_IMPL {
    Class isa;
}

创建一个实例对象，至少需要多少内存？
- 至少需要8个字节
  1
  2
  #import <objc/runtime.h>
  class_getInstanceSize([NSObjcet class]);
创建一个实例对象，实际上分配了多少内存？
- 实际分配了16个字节
- 底层是Buckets size, 16, 32, 48, 64…. 都是16的位数
  1
  2
  #import <objc/runtime.h>
  malloc_size((__bridge const void *)obj)

OC对象的分类

instance对象（实例对象）
- alloc出来的对象，在内存中存储的信息包括：
  1. isa指针
  2. 其他成员变量
class对象（类对象）
- 每个类在内存中有且只有一个class对象
- class对象在内存中存储的信息主要包括：
  1. isa指针
  2. superClass指针
  3. 类的属性信息(property)、类的对象方法信息(instance method)
  4. 类的协议信息(protocol)、类的成员变量信息(ivar)
  5. ……
meta-class对象（元类对象）
1
Class objectMetaClass = objc_getClass([NSObject class]);//Runtime API
小结：
- objectMetaClass是NSObject的meta-class对象(元类对象)
- 每个类在内存中只有一个meta-class对象
- meta-class对象和class对象的内存结构是一样的，但是用途不一样
  主要包括：
  1. isa指针
  2. superclass指针
  3. 类的方法信息(class method)
  4. ……

查看Class是否为meta-class，方法：

1	Bool result = class_isMetaClass([NSObjce class]);

isa指针

instance的 isa 指向class
- 当调用 对象方法 时，通过instance的 isa 找到class，最后找到 对象方法 的实现进行调用
class的 isa 指向meta-class
- 当调用 类方法 时，通过class的 isa 找到meta-class，最后找到 类方法 的实现进行调用

** note: ** 从64位开始，isa需要进行一次位运算，才能计算出真实地址

class对象的superclass指针

** note: ** 当student的instance对象要调用Person的对象方法时，会先通过 isa 找到Student的class，然后通过 superclass 找到Person的class，最后找到对象方法的实现进行调用

meta-class对象的superclass指针

** note: ** 当Student的class要调用Person的类方法时，会先通过 isa 找到Student的meta-class，然后通过 superclass 找到Person的meta-class，最后找到类方法的实现进行调用

isa、superclass总结

instance的isa指向class

class的isa指向meta-class

meta-class的isa指向基类的meta-class

class的superclass指向父类的class
如果没有父类，superclass指针为nil

meta-class的superclass指向父类的meta-class
基类的meta-class的superclass指向基类的class

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

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

64位isa指针

从64bit开始，isa需要进行一次位运算(isa地址 & ISA_MASK)，才能计算出真实地址

# if __arm64__
#   define ISA_MASK        0x0000000ffffffff8ULL
# elif __x86_64__
#   define ISA_MASK        0x00007ffffffffff8ULL
# endif

struct objc_class的结构

class、meta-class对象的本质结构都是struct objc_class

struct class_ro_t {
    uint32_t flags;
    uint32_t instanceStart;
    uint32_t instanceSize;  // instance对象占用的内存空间
#ifdef __LP64__
    uint32_t reserved;
#endif
    const uint8_t * ivarLayout;
    const char * name;  // 类名
    method_list_t * baseMethodList;
    protocol_list_t * baseProtocols;
    const ivar_list_t * ivars;  // 成员变量列表
    const uint8_t * weakIvarLayout;
    property_list_t *baseProperties;
};

struct class_rw_t {
    uint32_t flags;
    uint32_t version;
    const class_ro_t *ro;
    method_list_t * methods;    // 方法列表
    property_list_t *properties;    // 属性列表
    const protocol_list_t * protocols;  // 协议列表
    Class firstSubclass;
    Class nextSiblingClass;
    char *demangledName;
};

#define FAST_DATA_MASK          0x00007ffffffffff8UL
struct class_data_bits_t {
    uintptr_t bits;
public:
    class_rw_t* data() {
        return (class_rw_t *)(bits & FAST_DATA_MASK);
    }
};

/* OC对象 */
struct hx_objc_object {
    void *isa;
};

/* 类对象 */
struct hx_objc_class : hx_objc_object {
    Class superclass;
    cache_t cache;
    class_data_bits_t bits;
public:
    class_rw_t* data() {
        return bits.data();
    }
    
    hx_objc_class* metaClass() {
        return (hx_objc_class *)((long long)isa & ISA_MASK);
    }
};

用如下方法进行断点查看，内部结构内容

//实例对象
hx_objc_class *studentClass = (__bridge hx_objc_class *)([Student class]);
hx_objc_class *personClass = (__bridge hx_objc_class *)([Person class]);

//类对象
class_rw_t *studentClassData = studentClass->data();
class_rw_t *personClassData = personClass->data();

//元类对象
class_rw_t *studentMetaClassData = studentClass->metaClass()->data();
class_rw_t *personMetaClassData = personClass->metaClass()->data();