iOS 底层原理探索：深挖对象内存布局（上）
2023-10-15 00:03:14
对象的底层奥秘：揭开内存布局的面纱
对象内存布局的组成部分
深入 iOS 底层世界，首先需要了解对象的内存布局，它由以下四个部分组成：
- isa 指针： 犹如一张身份卡，指向对象的元类，表明对象所属的类型。
- 实例变量： 对象自身的宝库，存储着成员变量和属性这些数据珍宝。
- 引用计数： 仿佛一个计数器，记录着对象的引用次数，决定着它何时寿终正寝。
- 内存管理结构： 担任着管家角色，负责管理对象的内存分配和回收。
isa 指针：对象身份的认证
isa 指针是一个 32 位的指针，指向上级——对象的元类。元类是类的元数据仓库，包含了类名、父类和方法列表等重要信息。有了 isa 指针，便能快速识别对象的类型。
实例变量：对象的宝藏
实例变量是对象具体数据的家园，包括类定义的成员变量和属性。它们按类中声明的顺序排列，仿佛一个个整齐的抽屉。
引用计数：生死簿的记录者
引用计数是一个 32 位的整数，记录着指向对象的引用数量。当对象诞生时，它携带一个 1 的引用计数。当有对象引用它时，计数增加 1；当引用被释放时，计数减少 1。当引用计数归零时，对象的生命也就走到了尽头。
内存管理结构：幕后的操控者
内存管理结构是内存分配和回收的幕后英雄。在 ARC（自动引用计数）环境下，编译器担负起管理任务，在对象创建和销毁时自动增减引用计数。
在非 ARC 环境下，需要手动操作，使用 CFRetain() 和 CFRelease() 函数增加或减少对象的引用计数。
内存布局的深入剖析
isa 指针：身份的钥匙
isa 指针是对象的身份证，它决定了对象的类型。通过 isa 指针，我们可以获取对象的元类，进而了解类的详细信息。
实例变量：数据的宝库
实例变量是对象存储数据的容器，包括成员变量和属性。它们按照声明顺序排列，便于访问和修改。
引用计数：生死的计时器
引用计数是决定对象命运的计时器。当引用计数为 0 时，对象将被销毁。编译器自动管理引用计数，开发者无需手动操作。
内存管理结构：幕后的守护者
在 ARC 环境下，编译器负责内存管理，在对象创建和销毁时自动增减引用计数。在非 ARC 环境下，需要手动管理，使用 CFRetain() 和 CFRelease() 函数控制引用计数。
代码示例
#import <Foundation/Foundation.h>
@interface Person : NSObject
{
NSString *_name;
int _age;
}
@end
@implementation Person
- (instancetype)initWithName:(NSString *)name age:(int)age
{
self = [super init];
if (self) {
_name = name;
_age = age;
}
return self;
}
@end
int main(int argc, const char * argv[]) {
@autoreleasepool {
Person *person = [[Person alloc] initWithName:@"John" age:25];
// isa 指针指向 Person 类的元类
NSLog(@"isa 指针：%@", object_getClass(person));
// 获取实例变量的值
NSLog(@"姓名：%@，年龄：%d", person->_name, person->_age);
// 手动增加引用计数
CFRetain(person);
// 手动减少引用计数
CFRelease(person);
}
return 0;
}
常见问题解答
- isa 指针和类指针有什么区别？
isa 指针指向对象的元类，而类指针直接指向类本身。
- 引用计数的原理是什么？
引用计数记录着指向对象的引用数量，当引用计数为 0 时，对象将被销毁。
- ARC 和非 ARC 环境下的内存管理有何不同？
在 ARC 环境下，编译器自动管理内存，而非 ARC 环境下需要手动管理。
- 如何查看对象的内存布局？
可以使用 lldb 命令来查看对象的内存布局，例如：p (Person *)person
- 对象销毁后会发生什么？
对象销毁后，其占用的内存会被释放，可供其他对象使用。
