iOS-NSObject 底层本质

心已赠人 2023-10-18 10:51 90阅读 0赞

*  一、OC 转 C/C++
 *  二、NSObject 对象内存布局
 *  三、NSObject 内存大小
 *  四、OC 对象内存布局
 *  五、OC 对象内存大小

**一、OC 转 C/C++**

OC 的底层是通过 C\\C++ 实现，所以 OC 代码编译过程一般是先将 OC 转为 C\\C++ ，C\\C++ 进一步转为汇编语言，最终转为机器代码。OC 的对象映射到 C\\C++ 主要对应的是结构体，这里面的 “结构体” 并非 C 语言里面的结构体，而是 C++ 语言里面的结构体，而且这个概念仅限字面意思的结构体。严格来讲，其实struct关键字定义的是 类，跟 class 关键字定义的类除了默认访问权限的区别，没有区别。C++ 中的 struct 对 C 中的 struct 进行了扩充，它已经不再只是一个包含不同数据类型的数据结构了，它已经获取了太多的功能。如：能包含成员函数、可以继承、可以实现多态。

通过 xcrun 命令可以将 OC 代码转为不同平台CPU下支持的 C\\C++ 代码，如 OC 代码转为 arm64 架构 CPU 代码，对应的命令为:

xcrun -sdk iphoneos clang -arch arm64 -rewrite-objc OC源文件 -o 输出的CPP文件

**二、NSObject 对象本质**

<table> 
 <tbody> 
 <tr> 
 <td> 1 2 3 4 5 6 </td> 
 <td> <code>int</code>&nbsp;<code>main(</code><code>int</code>&nbsp;<code>argc,&nbsp;</code><code>const</code>&nbsp;<code>char&nbsp;*&nbsp;argv[])&nbsp;{ </code> <code>&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;</code><code>@autoreleasepool&nbsp;{ </code> <code>&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;</code><code>NSObject&nbsp;*obj&nbsp;=&nbsp;[[NSObject&nbsp;alloc]&nbsp;init];</code> <code>&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;</code><code>}</code> <code>&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;</code><code>return</code>&nbsp;<code>0</code><code>;</code> <code>}</code> </td> 
 </tr> 
 </tbody> 
</table>

点击可查看NSObject定义为如下，可以看出 NSObject 类中包含了一个 isa 成员变量。

<table> 
 <tbody> 
 <tr> 
 <td> 1 2 3 4 5 6 </td> 
 <td> <code>@</code><code>interface</code>&nbsp;<code>NSObject&nbsp;&nbsp;{ </code> <code>#pragma&nbsp;clang&nbsp;diagnostic&nbsp;push</code> <code>#pragma&nbsp;clang&nbsp;diagnostic&nbsp;ignored&nbsp;</code><code>"-Wobjc-interface-ivars"</code> <code>&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;</code><code>Class&nbsp;isa&nbsp;&nbsp;OBJC_ISA_AVAILABILITY;</code> <code>#pragma&nbsp;clang&nbsp;diagnostic&nbsp;pop</code> <code>}</code> </td> 
 </tr> 
 </tbody> 
</table>

上述代码借助 xcrun 命令生成的文件中包含如下代码，实际上NSObject的定义最终也是转为如下代码。

<table> 
 <tbody> 
 <tr> 
 <td> 1 2 3 4 </td> 
 <td> <code>//其中&nbsp;Class&nbsp;的定义为：typedef&nbsp;struct&nbsp;objc_class&nbsp;*Class;&nbsp;64位系统中，指针占据&nbsp;8&nbsp;个字节</code> <code>struct&nbsp;NSObject_IMPL&nbsp;{ </code> <code>&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;</code><code>Class&nbsp;isa;&nbsp;</code><code>//&nbsp;8个字节</code> <code>};</code> </td> 
 </tr> 
 </tbody> 
</table>

NSObject \*obj = \[\[NSObject alloc\] init\];的内存布局如下。alloc相当于为为右侧蓝色的结构体开辟一块空间，结构体中保存着 isa 成员，isa 成员的指针的地址相当于结构体地址空间，初始化成功后，结构体的地址赋值给 obj 对象，因此 isa 地址和 obj 地址相同。

![webp][]

**三、对象内存大小**

**3.1 查看内存管大小**

<table> 
 <tbody> 
 <tr> 
 <td> 1 2 3 4 5 </td> 
 <td> <code>//#import&nbsp;&nbsp;&nbsp;NSObject&nbsp;*obj&nbsp;=&nbsp;[[NSObject&nbsp;alloc]&nbsp;init];</code> <code>&nbsp;&nbsp;</code><code>//&nbsp;获得NSObject实例对象的成员变量所占用的大小&nbsp;&gt;&gt;&nbsp;8</code> <code>&nbsp;&nbsp;</code><code>NSLog(@</code><code>"%zd"</code><code>,&nbsp;class_getInstanceSize([NSObject&nbsp;</code><code>class</code><code>]));</code> <code>&nbsp;&nbsp;</code><code>//&nbsp;获得obj指针所指向内存的大小&nbsp;&gt;&gt;&nbsp;16</code> <code>&nbsp;&nbsp;</code><code>NSLog(@</code><code>"%zd"</code><code>,&nbsp;malloc_size((__bridge&nbsp;</code><code>const</code>&nbsp;<code>void</code>&nbsp;<code>*)obj));</code> </td> 
 </tr> 
 </tbody> 
</table>

class\_getInstanceSize方法可以获取实例对象的成员变量大小，即创建一个实例对象，至少需要多少内存。malloc\_size方法可以获取对象指针所指向内存大小，即创建一个实例对象，实际上分配了多少内存。两个方法的区别具体可以看runtime底层源码观察其区别。OC 底层源码一般可在该网站查看。

**3.2 class\_getInstanceSize 函数**

class\_getInstanceSize底层实现如下，其中英文注释很清晰的描述了该方法返回的是成员变量(Class's ivar)大小。

<table> 
 <tbody> 
 <tr> 
 <td> 1 2 3 4 5 </td> 
 <td> <code>size_t&nbsp;class_getInstanceSize(Class&nbsp;cls)</code> <code>{ </code> <code>&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;</code><code>if</code>&nbsp;<code>(!cls)&nbsp;</code><code>return</code>&nbsp;<code>0</code><code>;</code> <code>&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;</code><code>return</code>&nbsp;<code>cls-&gt;alignedInstanceSize();</code> <code>}</code> </td> 
 </tr> 
 </tbody> 
</table>

<table> 
 <tbody> 
 <tr> 
 <td> 1 2 3 4 </td> 
 <td> <code>//&nbsp;Class's&nbsp;ivar&nbsp;size&nbsp;rounded&nbsp;up&nbsp;to&nbsp;a&nbsp;pointer-size&nbsp;boundary.</code> <code>&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;</code><code>uint32_t&nbsp;alignedInstanceSize()&nbsp;{ </code> <code>&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;</code><code>return</code>&nbsp;<code>word_align(unalignedInstanceSize());</code> <code>&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;</code><code>}</code> </td> 
 </tr> 
 </tbody> 
</table>

**3.3 alloc 函数**

OC 中的alloc在底层调用 runtime 的allocWithZone方法：

<table> 
 <tbody> 
 <tr> 
 <td> 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 </td> 
 <td> <code>id</code> <code>_objc_rootAllocWithZone(Class&nbsp;cls,&nbsp;malloc_zone_t&nbsp;*zone)</code> <code>{ </code> <code>&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;</code><code>id&nbsp;obj;</code> <code>#</code><code>if</code>&nbsp;<code>__OBJC2__</code> <code>&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;</code><code>//&nbsp;allocWithZone&nbsp;under&nbsp;__OBJC2__&nbsp;ignores&nbsp;the&nbsp;zone&nbsp;parameter</code> <code>&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;</code><code>(</code><code>void</code><code>)zone;</code> <code>&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;</code><code>obj&nbsp;=&nbsp;class_createInstance(cls,&nbsp;</code><code>0</code><code>);</code> <code>#</code><code>else</code> <code>&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;</code><code>if</code>&nbsp;<code>(!zone)&nbsp;{ </code> <code>&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;</code><code>obj&nbsp;=&nbsp;class_createInstance(cls,&nbsp;</code><code>0</code><code>);</code> <code>&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;</code><code>}</code> <code>&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;</code><code>else</code>&nbsp;<code>{ </code> <code>&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;</code><code>obj&nbsp;=&nbsp;class_createInstanceFromZone(cls,&nbsp;</code><code>0</code><code>,&nbsp;zone);</code> <code>&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;</code><code>}</code> <code>#endif</code> <code>&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;</code><code>if</code>&nbsp;<code>(slowpath(!obj))&nbsp;obj&nbsp;=&nbsp;callBadAllocHandler(cls);</code> <code>&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;</code><code>return</code>&nbsp;<code>obj;</code> <code>}</code> </td> 
 </tr> 
 </tbody> 
</table>

<table> 
 <tbody> 
 <tr> 
 <td> 1 2 3 4 5 </td> 
 <td> <code>id&nbsp;</code> <code>class_createInstance(Class&nbsp;cls,&nbsp;size_t&nbsp;extraBytes)</code> <code>{ </code> <code>&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;</code><code>return</code>&nbsp;<code>_class_createInstanceFromZone(cls,&nbsp;extraBytes,&nbsp;nil);</code> <code>}</code> </td> 
 </tr> 
 </tbody> 
</table>

<table> 
 <tbody> 
 <tr> 
 <td> 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 </td> 
 <td> <code>static</code>&nbsp;<code>__attribute__((always_inline))&nbsp;</code> <code>id</code> <code>_class_createInstanceFromZone(Class&nbsp;cls,&nbsp;size_t&nbsp;extraBytes,&nbsp;</code><code>void</code>&nbsp;<code>*zone,&nbsp;</code> <code>&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;</code><code>bool&nbsp;cxxConstruct&nbsp;=&nbsp;</code><code>true</code><code>,&nbsp;</code> <code>&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;</code><code>size_t&nbsp;*outAllocatedSize&nbsp;=&nbsp;nil)</code> <code>{ </code> <code>&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;</code><code>if</code>&nbsp;<code>(!cls)&nbsp;</code><code>return</code>&nbsp;<code>nil;</code> <code>&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;</code><code>assert(cls-&gt;isRealized());</code> <code>&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;</code><code>//&nbsp;Read&nbsp;class's&nbsp;info&nbsp;bits&nbsp;all&nbsp;at&nbsp;once&nbsp;for&nbsp;performance</code> <code>&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;</code><code>bool&nbsp;hasCxxCtor&nbsp;=&nbsp;cls-&gt;hasCxxCtor();</code> <code>&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;</code><code>bool&nbsp;hasCxxDtor&nbsp;=&nbsp;cls-&gt;hasCxxDtor();</code> <code>&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;</code><code>bool&nbsp;fast&nbsp;=&nbsp;cls-&gt;canAllocNonpointer();</code> <code>&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;</code><code>size_t&nbsp;size&nbsp;=&nbsp;cls-&gt;instanceSize(extraBytes);</code> <code>&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;</code><code>if</code>&nbsp;<code>(outAllocatedSize)&nbsp;*outAllocatedSize&nbsp;=&nbsp;size;</code> <code>&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;</code><code>id&nbsp;obj;</code> <code>&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;</code><code>if</code>&nbsp;<code>(!zone&nbsp;&nbsp;&amp;&amp;&nbsp;&nbsp;fast)&nbsp;{ </code> <code>&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;</code><code>obj&nbsp;=&nbsp;(id)calloc(</code><code>1</code><code>,&nbsp;size);</code> <code>&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;</code><code>if</code>&nbsp;<code>(!obj)&nbsp;</code><code>return</code>&nbsp;<code>nil;</code> <code>&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;</code><code>obj-&gt;initInstanceIsa(cls,&nbsp;hasCxxDtor);</code> <code>&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;</code><code>}&nbsp;</code> <code>&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;</code><code>else</code>&nbsp;<code>{ </code> <code>&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;</code><code>if</code>&nbsp;<code>(zone)&nbsp;{ </code> <code>&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;</code><code>obj&nbsp;=&nbsp;(id)malloc_zone_calloc&nbsp;((malloc_zone_t&nbsp;*)zone,&nbsp;</code><code>1</code><code>,&nbsp;size);</code> <code>&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;</code><code>}&nbsp;</code><code>else</code>&nbsp;<code>{ </code> <code>&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;</code><code>//该处调用了C语言的&nbsp;calloc&nbsp;函数开辟空间，所以查看NSObject&nbsp;对象的创建开辟空间大小应当依次为切入点，查看size&nbsp;参数来源</code> <code>&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;</code><code>obj&nbsp;=&nbsp;(id)calloc(</code><code>1</code><code>,&nbsp;size);</code> <code>&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;</code><code>}</code> <code>&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;</code><code>if</code>&nbsp;<code>(!obj)&nbsp;</code><code>return</code>&nbsp;<code>nil;</code> <code>&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;</code><code>//&nbsp;Use&nbsp;raw&nbsp;pointer&nbsp;isa&nbsp;on&nbsp;the&nbsp;assumption&nbsp;that&nbsp;they&nbsp;might&nbsp;be&nbsp;</code> <code>&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;</code><code>//&nbsp;doing&nbsp;something&nbsp;weird&nbsp;with&nbsp;the&nbsp;zone&nbsp;or&nbsp;RR.</code> <code>&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;</code><code>obj-&gt;initIsa(cls);</code> <code>&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;</code><code>}</code> <code>&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;</code><code>if</code>&nbsp;<code>(cxxConstruct&nbsp;&amp;&amp;&nbsp;hasCxxCtor)&nbsp;{ </code> <code>&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;</code><code>obj&nbsp;=&nbsp;_objc_constructOrFree(obj,&nbsp;cls);</code> <code>&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;</code><code>}</code> <code>&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;</code><code>return</code>&nbsp;<code>obj;</code> <code>}</code> </td> 
 </tr> 
 </tbody> 
</table>

上述代码调用了C语言的 calloc函数开辟空间，所以查看NSObject 对象的创建开辟空间大小应当依次为切入点，查看size参数来源。alignedInstanceSize()方法是 class\_getInstanceSize 方法底层来源，所以下面代码中的extraBytes变量值实际为 0。非常值得注意的是，下述代码中明确指出CF requires all objects be at least 16 bytes.，即 CF 对象至少为 16 位大小。

<table> 
 <tbody> 
 <tr> 
 <td> 1 2 3 4 5 6 </td> 
 <td> <code>size_t&nbsp;instanceSize(size_t&nbsp;extraBytes)&nbsp;{ </code> <code>&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;</code><code>size_t&nbsp;size&nbsp;=&nbsp;alignedInstanceSize()&nbsp;+&nbsp;extraBytes;</code> <code>&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;</code><code>//&nbsp;CF&nbsp;requires&nbsp;all&nbsp;objects&nbsp;be&nbsp;at&nbsp;least&nbsp;16&nbsp;bytes.</code> <code>&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;</code><code>if</code>&nbsp;<code>(size&nbsp;&lt;&nbsp;</code><code>16</code><code>)&nbsp;size&nbsp;=&nbsp;</code><code>16</code><code>;</code> <code>&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;</code><code>return</code>&nbsp;<code>size;</code> <code>&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;</code><code>}</code> </td> 
 </tr> 
 </tbody> 
</table>

**3.4 小结**

综上，系统分配了 16 个字节给 NSObject 对象（通过 malloc\_size 函数获得），但 NSObject 对象内部只使用了 8 个字节的空间，这8个字节主要用来存放 isa（ 64bit 环境下，可以通过 class\_getInstanceSize 函数获得）。

**四、OC 对象内存布局**

**4.1 简单对象**

<table> 
 <tbody> 
 <tr> 
 <td> 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 </td> 
 <td> <code>@</code><code>interface</code>&nbsp;<code>Student&nbsp;:&nbsp;NSObject</code> <code>{ </code> <code>&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;</code><code>@</code><code>public</code> <code>&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;</code><code>int</code>&nbsp;<code>_no;</code> <code>&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;</code><code>int</code>&nbsp;<code>_age;</code> <code>}</code> <code>@end</code> <code>@implementation&nbsp;Student</code> <code>@end</code> <code>int</code>&nbsp;<code>main(</code><code>int</code>&nbsp;<code>argc,&nbsp;</code><code>const</code>&nbsp;<code>char&nbsp;*&nbsp;argv[])&nbsp;{ </code> <code>&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;</code><code>@autoreleasepool&nbsp;{ </code> <code>&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;</code><code>Student&nbsp;*stu&nbsp;=&nbsp;[[Student&nbsp;alloc]&nbsp;init];</code> <code>&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;</code><code>}</code> <code>&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;</code><code>return</code>&nbsp;<code>0</code><code>;</code> <code>}</code> </td> 
 </tr> 
 </tbody> 
</table>

利用 xcrun 命名生成 C/C++ 代码，代码中会包含如下部分：

<table> 
 <tbody> 
 <tr> 
 <td> 1 2 3 4 5 </td> 
 <td> <code>struct&nbsp;Student_IMPL&nbsp;{ </code> <code>&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;</code><code>Class&nbsp;NSObject_IMP&nbsp;NSObject_IVARS;</code> <code>&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;</code><code>int</code>&nbsp;<code>_no;</code> <code>&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;</code><code>int</code>&nbsp;<code>_age;</code> <code>};</code> </td> 
 </tr> 
 </tbody> 
</table>

其中NSObject\_IMP 定义为：

<table> 
 <tbody> 
 <tr> 
 <td> 1 2 3 </td> 
 <td> <code>struct&nbsp;NSObject_IMPL&nbsp;{ </code> <code>&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;</code><code>Class&nbsp;isa;&nbsp;</code> <code>};</code> </td> 
 </tr> 
 </tbody> 
</table>

Student\_IMP底层进而可转为如下结构，不难看出如果对象之间存在继承关系，最终子类转化对应的结构体会包含父类的结构体成分，且父类结构体成份在前。

<table> 
 <tbody> 
 <tr> 
 <td> 1 2 3 4 5 </td> 
 <td> <code>struct&nbsp;Student_IMPL&nbsp;{ </code> <code>&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;</code><code>Class&nbsp;isa;</code> <code>&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;</code><code>int</code>&nbsp;<code>_no;</code> <code>&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;</code><code>int</code>&nbsp;<code>_age;</code> <code>};</code> </td> 
 </tr> 
 </tbody> 
</table>

为了进一步说明OC对象底层是结构体实现的，可以将OC对象强制转为结构体，发现代码依然正常运行。

<table> 
 <tbody> 
 <tr> 
 <td> 1 2 3 4 5 6 </td> 
 <td> <code>Student&nbsp;*stu&nbsp;=&nbsp;[[Student&nbsp;alloc]&nbsp;init];</code> <code>stu-&gt;_no&nbsp;=&nbsp;</code><code>4</code><code>;</code> <code>stu-&gt;_age&nbsp;=&nbsp;</code><code>5</code><code>;</code> <code>//使用__bridge&nbsp;将&nbsp;OC&nbsp;转为&nbsp;C</code> <code>struct&nbsp;Student_IMPL&nbsp;*stuImpl&nbsp;=&nbsp;(__bridge&nbsp;struct&nbsp;Student_IMPL&nbsp;*)stu;</code> <code>NSLog(@</code><code>"no&nbsp;is&nbsp;%d,&nbsp;age&nbsp;is&nbsp;%d"</code><code>,&nbsp;stuImpl-&gt;_no,&nbsp;stuImpl-&gt;_age);</code> </td> 
 </tr> 
 </tbody> 
</table>

结合上述代码，可以总结出Student对象的底层实现结构图：

![webp 1][]

内存布局大概是这样，stu 指针指向结构体地址，结构体地址即为首个成员变量的地址。

![webp 2][]

**4.2 继承对象**

如果是 Person 继承自 NSObject ，Student 继承自 Person 类，Person 中包含 age 成员变量， Student 包含 no 成员变量，则底层实现结构如下图。

![webp 3][]

表面上看 Person\_IMPL 占据 8 + 4 = 12 个字节，但是 OC 中明确指出一个 NSObject 对象大小至少为 16 字节。从内存对齐角度分析来看，Person\_IMPL结构体也至少为 16 字节，即结构体的大小必须是最大成员的倍数，即8 \* 2 = 16。

表面上看 Student\_IMPL 占据 16 + 4 = 20 个字节实际并非如此，应该为 16 字节。因为 Student\_IMPL 中虽然包含Person\_IMPL，但是在继承关系中，Person\_IMPL中 age 对应的内存空间并未被使用，所以应该是 8 + 4 + 4 = 16 字节。

**五、OC 对象内存大小**

<table> 
 <tbody> 
 <tr> 
 <td> 1 2 3 4 5 6 7 8 9 </td> 
 <td> <code>@</code><code>interface</code>&nbsp;<code>MJPerson&nbsp;:&nbsp;NSObject</code> <code>{ </code> <code>&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;</code><code>int</code>&nbsp;<code>_age;</code> <code>&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;</code><code>int</code>&nbsp;<code>_height;</code> <code>&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;</code><code>int</code>&nbsp;<code>_no;</code> <code>}</code> <code>@end</code> <code>MJPerson&nbsp;*p&nbsp;=&nbsp;[[MJPerson&nbsp;alloc]&nbsp;init];</code> <code>NSLog(@</code><code>"%zd&nbsp;&nbsp;%zd"</code><code>,class_getInstanceSize([MJPerson&nbsp;</code><code>class</code><code>]),&nbsp;malloc_size((__bridge&nbsp;</code><code>const</code>&nbsp;<code>void</code>&nbsp;<code>*)(p)));&nbsp;</code><code>//&nbsp;24&nbsp;32</code> </td> 
 </tr> 
 </tbody> 
</table>

p 对象对应的结构体为：

<table> 
 <tbody> 
 <tr> 
 <td> 1 2 3 4 5 6 </td> 
 <td> <code>struct&nbsp;MJPerson_IMPL&nbsp;{ </code> <code>&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;</code><code>struct&nbsp;NSObject_IMPL&nbsp;NSObject_IVARS;</code> <code>&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;</code><code>int</code>&nbsp;<code>_age;</code> <code>&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;</code><code>int</code>&nbsp;<code>_height;</code> <code>&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;</code><code>int</code>&nbsp;<code>_no;</code> <code>};&nbsp;</code><code>//&nbsp;计算结构体大小，内存对齐，24</code> </td> 
 </tr> 
 </tbody> 
</table>

上述代码打印结果分别为 24 和 32，按照前面所说的结构体内存对齐原则来说，打印结果应该都为 24，即 8 的最小倍数， 8 \* 3 = 24。class\_getInstanceSize为结构体内存大小 8 + 4 + 4 + 4 = 24，但和实际情况确有一些出入。

结合 3.3 小结的源码来分析来看，class\_getInstanceSize和alloc方法最终本质都是调用了alignedInstanceSize函数，其中alloc调用alignedInstanceSize函数中间使用到了 C 语言的 calloc函数，并且还涉及到一个变量extraBytes,但是此变量的值一般为 0，所以综合来看 malloc\_size((\_\_bridge const void \*)(p))的值为 32 和calloc密不可分。因为在calloc函数中存在内存对齐一说（注意此内存对齐不等同于结构体内存对齐），即在堆区每次分配内存为 16 的倍数。如果比较感兴趣，可进一步查看 calloc函数源码 [libmalloc][]。

> *作者：ZhengYaWei*
> 
> *链接：https://www.jianshu.com/p/49947a53c4ed*

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[webp 1]: https://upload-images.jianshu.io/upload_images/4146031-1265014d908ee836.png?imageMogr2/auto-orient/strip%7CimageView2/2/w/739/format/webp
[webp 2]: https://upload-images.jianshu.io/upload_images/4146031-479cfc90871bd134.png?imageMogr2/auto-orient/strip%7CimageView2/2/w/784/format/webp
[webp 3]: https://upload-images.jianshu.io/upload_images/4146031-b40b5cd8b3e91ad1.png?imageMogr2/auto-orient/strip%7CimageView2/2/w/757/format/webp
[libmalloc]: https://opensource.apple.com/tarballs/libmalloc/