03.对象本质探究与isa
一、结构分析
我们知道,OC底层是C++,我们先将下面的代码还原成C++代码再进行下一步。
新建一个空项目在main函数中写入测试代码。
@interface RKObject : NSObject
@property (nonatomic, copy) NSString *name;
@property (nonatomic, assign) int age;
@end
@implementation RKObject
@end
int main(int argc, const char * argv[]) {
@autoreleasepool {
// insert code here...
NSLog(@"Hello, World!");
}
return 0;
}1.1 还原成C++
执行clang -rewrite-objc main.m -o main.cpp,就能得到C++文件。
或者:
我们找到和我们定义的对象相关的地方:
1.2 一些关键内容
a. 定义
这里是一些类型定义
b. 结构体
这里我们可以看到,是一个结构体。
而我们知道,结构体是不能继承的。这里通过一个NSObject_IVARS,实现了OC的继承。
同样也可以看到我们定义的属性相对应的成员变量。
c. 函数
这里是成员变量相关的set/get方法:
静态的实例方法
我们发现它是
static的,他不是实例方法么?我们再看,它包含了两个参数,这两个参数在我们使用的时候是隐含的:
对象
Selector
这样我们知道,实例方法本身也是静态的,只不过有两个隐藏的参数罢了。
get方法如何获取成员变量的
在
name的get方法的实现中看到return (*(NSString **)((char *)self + OBJC_IVAR_$_RKObject$_name));
实例首地址 + 成员变量的offset = 成员变量的指针
d. isa
在上面我们知道,struct NSObject_IMPL NSObject_IVARS,是OC继承关系的核心。
那么NSObject_IMPL是什么呢?
我们很快就能在文件中找到:
它就是isa!
e. Class
在文件中我们找到,Class的定义。本质是一个objc_class结构体指针的别名。
f. id类型
再往下我们还能发现一个,它也是一个objc_object *,结构体指针。
这也解答了,为什么我们平时使用id类型的时候没有*。
二、isa
在alloc与字节对齐一文中我们有聊到initInstanceIsa,将isa和class进行绑定。
我们从这里开始继续研究isa
2.1 源码
2.2 isa的本质 isa_t
从源码中我们看到isa的类型为isa_t,我们找到isa_t的源码:
破案了,他是个联合体!
2.3 ISA_BITFIELD isa的位域
arm64下的ISA_BITFIELD:
nonpointer
是否是纯isa指针
0:纯isa指针,只包含类对象地址
1:还包含了类的信息、对象的引用计数
has_assoc
是否存在关联对象的标志位
has_cxx_dtor
该对象是否有C++或者Objc的析构器
如果有析构函数,则需要做析构逻辑
如果没有,就可以快速的释放对象
shiftcls
类指针的值
开启指针优化的情况下,arm64中用33位来存
magic
用于判断当前对象是已经初始化的对象
还是没有初始化的空间
weakly_referenced
是否被弱引用
没有弱引用的对象可以更快的释放
unused
*
has_sidetable_rc
当引用计数大于10时,需要借用该变量存储进位
extra_rc
引用计数
实际的值是
引用计数-1,即:引用计数为10,
extra_rc = 9
2.4 获取class对象: getClass
分析源码实现,我们知道了。是通过isa的bits再与上一个掩码ISA_MASK来获取到类对象的地址的。
ARM64:define ISA_MASK 0x0000000ffffffff8ULL__x86_64__:define ISA_MASK 0x00007ffffffffff8ULL
a.验证
用我们上面的demo进行验证,注意是Mac环境,不是arm64。

这里我们发现计算的结果和直接获取的结果一致。
b. 不使用掩码,通过位运算计算出Class
以Mac下为例,isa指针的结构是一定的。在一个isa指针的空间内,class的位置是相对固定的。
结构如下: B + Class + A(小端模式,从右向左)
A:1+1+1 = 3
Class:44
B:6+1+1+1+8 = 17
计算:
左移3位,使A从右边溢出,左边多的位会补0
现在的结构:
000 + B + Class
现在需要去掉B,右移
3+17=20位现在的结构:
Class + 20个0
回到原位,右移17位:
现在的结构:17个0 + Class + 3个0
三、isa和类对象的绑定
这里是
objc_object::initIsa
3.1 class绑定流程图

3.2 中间有个判断 Nonpointer isa
下面我们具体研究下
四、Nonpointer isa
在上面我们有多次看到Nonpointer isa出现。现在我们深入的研究一下
4.1 isa_t
在上面我们知道isa是一个联合体,而联合体成员是互斥的。
这个就是Nonpointer isa区别于纯isa的核心!
4.2 isa_t::setClass
这里是设置Class的核心实现
4.3 Nonpointer isa 和 纯isa的区别
Nonpointer isa类对象会被赋值到
isa_t的BITFIELD中的shiftcls
纯
isa会被直接赋值到
isa_t的cls
两者互斥
默认创建的对象都是
Nonpointer isa可通过修改Xcode环境变量改成使用纯isa
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