OC-对象的内存分配

问题1：一个NSObject对象占用了多少内存？

可以通过方法malloc_size来查看某个对象分配了多少内存

#import <Foundation/Foundation.h>

#import <malloc/malloc.h>

int main(int argc, const char * argv[]) {
    @autoreleasepool {
       NSObject *obj = [[NSObject alloc] init];
     
        NSLog(@"%zd",malloc_size( (__bridge const void *)(obj)));
    }
    
    return 0;
}

输出

16

为什么会是16呢？？

我们都知道oc的代码经过编译以后都会生成C或者是C++代码，再到汇编，最后到机器码，通过以下代码查看下编译成c++以后的代码的样子,为了准确指定下架构和设备

xcrun -sdk iphoneos clang -arch arm64 -rewrite-objc main.m

成功后在同层目录下出现一个main.cpp文件

➜  OCObjeDemo tree
.
├── main.cpp
└── main.m

在main.cpp中搜索NSObject会找到以下代码

struct NSObject_IMPL {
	Class isa;
};

IMPL就是@implementation简写，同时，在NSObject的头文件中会看到

@interface NSObject <NSObject> {
#pragma clang diagnostic push
#pragma clang diagnostic ignored "-Wobjc-interface-ivars"
    Class isa  OBJC_ISA_AVAILABILITY;
#pragma clang diagnostic pop
}

 // 去除忽略警告的代码也即是
 
 @interface NSObject <NSObject> {
    Class isa 
}

可以看出NSObject就是一个结构体类型，并且只有一个isa变量，到这里可能会以为之前输出的16应该就是这里isa所占用的字节数，然而事实并不是这样的，通过runtime的一个方法class_getInstanceSize可以证明这个结论，我们修改main.m代码如下

#import <Foundation/Foundation.h>

#import <malloc/malloc.h>
#import <objc/runtime.h>

int main(int argc, const char * argv[]) {
    @autoreleasepool {
       NSObject *obj = [[NSObject alloc] init];
     
        NSLog(@"%zd",class_getInstanceSize([NSObject class]));
        NSLog(@"%zd",malloc_size( (__bridge const void *)(obj)));
    }
    
    return 0;
}

输出

8
16

class_getInstanceSize这个方法需要解释一下打开苹果开源代码中的objc4-723.tar.gz，搜索class_getInstanceSize可得

size_t class_getInstanceSize(Class cls)
{
    if (!cls) return 0;
    return cls->alignedInstanceSize();
}


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

就是获取某个类的所有成员变量的内存对齐后的地址大小

回到正题，既然只有一个元素并且这个元素的所占的大小是8个字节，为什么malloc_size会输出16呢，这就要看下NSObject的alloc方法的实现了

+ (id)alloc {
    return _objc_rootAlloc(self);
}

一路点下去会看到以下代码

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

看到这里也就解释了为什么是输出16而不是8了，也就是NSObject最少都应该是16个字节大小的，想想应该是框架需要吧

问题2：NSObject子类的内存如何分配的

将main.m改造如下，新增Animal类

#import <Foundation/Foundation.h>

#import <malloc/malloc.h>
#import <objc/runtime.h>


@interface Animal : NSObject {
    @public
    int _age;
    int _number;
}

@end


@implementation Animal

@end

int main(int argc, const char * argv[]) {
    @autoreleasepool {
     
        Animal *animal = [[Animal alloc] init];
        animal->_age = 3;
        animal->_number = 5;
        
        NSLog(@"%zd",class_getInstanceSize([Animal class]));
        NSLog(@"%zd",malloc_size((__bridge const void *)(animal)));
    }
    
    return 0;
}

输出

16
16

同样使用命令

xcrun -sdk iphoneos clang -arch arm64 -rewrite-objc main.m

搜索Animal

struct Animal_IMPL {
	struct NSObject_IMPL NSObject_IVARS;
	int _age;
};

由上面可知NSObject_IMPL为NSObject的内存结构

struct NSObject_IMPL {
	Class isa;
};

从而Animal可以改为下面的形式

struct Animal_IMPL {
	Class isa;
	int _age;
};

这也就解释了为什么2个都输出16了，还可以通过xcode的断点调试下

通过 p + 需要打印的对象，获取对象的地址

再 Debug -> Debug Workflow -> View Memory

还可以通过memory write + 地址 + 值 修改值，下面的是吧_age的值由原来的5改成了97

memory write  0x100636308 61

1 . 0x100636308 是变量_age所在的地址，它占4个字节，1个字节8位，1个十六进制表示4位，2个正好一个字节，0x100636300为结构体的起始地址，往右数8位正好是0x100636308；

2. 61是十进制97的ASCII值

问题3：多重继承又该如何分配内存

再次修改main.m代码

#import <Foundation/Foundation.h>

#import <malloc/malloc.h>
#import <objc/runtime.h>


@interface Animal : NSObject
{
    @public
    int _age;
}

@end

@implementation Animal

@end

@interface Dog : Animal {
    @public
   int _number;
}

@end

@implementation Dog

@end

int main(int argc, const char * argv[]) {
    @autoreleasepool {
     
        Dog *dog = [[Dog alloc] init];
        dog->_number = 9;
        
        NSLog(@"%zd",class_getInstanceSize([Dog class]));
        NSLog(@"%zd",malloc_size((__bridge const void *)(dog)));
    }
    
    return 0;
}

增加Dog继承Animal

输出

16
16

同样查看main.cpp

struct Dog_IMPL {
	struct Animal_IMPL Animal_IVARS;
	int _number;
};

相当于

struct Dog_IMPL {
	Class isa;
	int _age;
	int _number;
};

isa占8个字节 ， _age和 _number各占4个字节，对象一共分配malloc_size16个字节，成员变量class_getInstanceSize分配16个字节

---

补充说明

通过一个简单的例子证明下结构体的地址和首元素的地址相同

int main(int argc, const char * argv[]) {
    @autoreleasepool {
     
        
        struct Test {
            int a;
        };
        
        struct Test test;
        test.a = 33;
        
        printf("%p\n", &test);
        printf("%p\n", &test.a);
    }
    
    return 0;
}

都输出

0x7ffeefbff518
0x7ffeefbff518

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