源码
面试驱动技术之 – isa && 元类 && 函数调用
投稿者面试驱动技术之 - 带着面试题来找答案
一个NSObject 对象，占用多少内存
对象方法 与 类方法的存放在哪
什么是isa指针
什么是meta-class
megsend 是如何找到方法的
@implementation MNSubclass
- (void)compareSelfWithSuperclass{
NSLog(@"self class = %@",[self class]);
NSLog(@"super class = %@",[super class]);
}
@end输出的结果是什么
。。。
友情tips：如果上诉问题你都知道答案，或者没有兴趣知道，就可以不用继续往下看了，兴趣是最好的老师，如果没有兴趣知道这些，往下很难读得进去~
OC对象的本质
我们平时编写的Objetcive-C,底层实现都是C/C++实现的
问 : Objetcive-C 基于 C/C++ 实现的话，Objetcive-C 对象相当于C/C++ 中的什么数据结构呢？
@interface MNPerson : NSObject
{
int _age;
double _height;
NSString *name;
}以MNPerson为例，里面的成员变量有不同类型是，比如int、double、NSString 类型，假如在C/C++ 中用数组存储，显然是不太合理的
答: C/C++中用 结构体 的数据格式，表示oc对象。
// 转成c/c++ 代码后，MNPerson 的结构如下
struct NSObject_IMPL {
Class isa;
};
struct MNPerson_IMPL {
struct NSObject_IMPL NSObject_IVARS;
int _age;
double _height;
NSString *name;
};使用指令 xcrun -sdk iphoneos clang -arch arm64 -rewrite-objc oc源文件 -o 输出的c++文件
将 oc 代码转成 c++ 代码之后，发现内部确实是结构体
面试题来袭！前方请做好准备！！
一个NSObject 对象，占用多少内存
思路：
由上面可知，NSObject的本质是结构体，通过NSObject.m 可以发现，NSObject 只有一个 isa 成员，isa 的本质是 class, struct objc_object * 类型，所以应该占据 8 字节
NSLog(@"%zu",class_getInstanceSize([NSObject class])); 输出 - size = 8
注意！实际上，
{
//获得 - NSObject 一个实例对象的成员变量所占用的大小 >> 8
NSLog(@"%zu",class_getInstanceSize([NSObject class]));
NSObject *obj = [[NSObject alloc]init];
// 获取 obj 指针，指向的内存大小 >> 16
NSLog(@"%zu",malloc_size((__bridge const void *)obj));
}//基于 `objc-class.m` 文件 750 版本
size_t class_getInstanceSize(Class cls)
{
if (!cls) return 0;
return cls->alignedInstanceSize();
}
// Class‘s ivar size rounded up to a pointer-size boundary.
// 点击一下 - 智能翻译 ==> （返回类的成员变量所占据的大小）
uint32_t alignedInstanceSize()
{
return word_align(unalignedInstanceSize());
}对象创建 - alloc init, 查找alloc底层实现
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;
}CoreFoundation 硬性规定，一个对象，至少有 16 字节
以 NSObject为例，这里传入的 size 是 alignedInstanceSize, 而alignedInstanceSize 已经知道 = 8, 8 < 16,retun 16, 最终 NSObject 创建的对象，占据的内存大小是 16
lldb 调试下，使用 memory read 查看对象内存
(lldb) p obj (NSObject *) $0 = 0x000060000000eb90 (lldb) memory read 0x000060000000eb90 0x60000000eb90: a8 6e 3a 0b 01 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00
也能发现，前8 位存储 isa 指针，后 8 位都是0，但是整个对象还是占据了 16 个字节
一个NSObject内存分配示意图
一个NSObject内存分配示意图
总结：
问 ：一个NSObject 对象，占用多少内存?
答 ：
系统在alloc的时候，分配了16个字节给 NSObject 对象(malloc_size函数获得)
但是实际上 NSObject 只使用了 8个字节的存储空间(64bit系统下)
可以通过class_getInstanceSize()
循序渐进之面试题又来了！！
@interface MNStudent : NSObject
{
int _age;
int _no;
}
@end问:一个MNStudent 对象，占用多少内存
答:
由上面 NSObject占据16个字节可知，base = 16
一个int占4字节，age = 4， no = 4
最终结果， 16 + 4 + 4 = 24！
哈哈！中计了！
原理解释：
之前 NSObject 创建一个对象，确实是分配了 16 个字节的空间
但是，他还有未使用的空间8个字节，还是可以存储的
这里的age && no 存进去，正好 16,之前分配的空间正好够用！所以答案是 16！
循循序渐进之面试题双来了！！
(大哥别打了，这次保证不挖坑了，别打，疼，别打脸别打脸。。。)
@interface MNPerson : NSObject
{
int _age;
int _height;
NSString *name;
}问: 一个MNPerson对象，占用多少内存
答: 这题我真的会了！上面的坑老夫已经知道了！
默认创建的时候，分配的内容是16
isa = 8, int age = 4, int height = 4, NSString = char * = 8
最终分配: 8 + 4 + 4 + 8 = 24
哈哈哈哈！ 又中计了！
这时候你肯定好奇了
uint32_t alignedInstanceSize() {
return word_align(unalignedInstanceSize());
}
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;
}
extraBytes 一般都是 0，这里可以理解为 size = alignedInstanceSize()；
alignedInstanceSize = class_getInstanceSize, class_getInstanceSize 由上图的log信息也可以知道 = 24
内心os: who tm fucking 32?
@interface MNPerson : NSObject
{
int _age;
double _height;
NSString *name;
}0
内心os: exo me? 这传入的 size_t size = 24,怎么返回32的？？
涉及到 - 内存对齐
检索Buckets - (libmalloc 源码)
@interface MNPerson : NSObject
{
int _age;
double _height;
NSString *name;
}1
发现，iOS 系统分配的时候，有自己的分配规则, 不是说你需要的size多大，就创建多大
操作系统内部有自己的一套规则，这里的都是 16 的倍数，而操作系统在此基础之上，操作系统的操作访问最快
所以，在MNPerson 对象需要 24 的size的时候，操作系统根据他的规则，直接创建了 32 的size的空间，所以这里的答案是 32！
补充说明: sizeof 运算符
@interface MNPerson : NSObject
{
int _age;
double _height;
NSString *name;
}2
sizeof是运算符，不是函数，编译时即知道，不是函数
这里的 obj 是对象， *obj - 指针指向，编译器知道他是指针类型，所以 sizeof = 8(指针占据8个字节) - 特别注意，这里传入的不是对象！是指针
sizeof是告诉你传入的类型，占多少存储空间
OC对象的分类
实例对象(instance对象)
类对象(class对象)
元类对象(meta-class对象)
instance 对象
通过类 alloc 出来的对象
每次 alloc 都会产生新的instance 对象(内存不相同)
instance 对象存储的信息
isa 指针
其他成员变量
class 对象
是创建对象的蓝图，描述了所创建的对象共同的属性和方法(made in 维基百科)
类在内存中只有一份，每个类在内存中都有且只有一个 class 对象
class对象在内存中存储的信息
isa 指针
superclass 指针
类的对象方法 && 协议
类的属性 && 成员变量信息
。。。
meta-class
Class metaClass = object_getClass([NSObject class]);
metaclss 是 NSObject的meta-class对象
meta-class 在内存中只有一份，每个类都有且只有一个 meta-class 对象
meta-class 也是类，与class的对象结构一样，但是内部的数据不一样(用途不同)
meta-clas 包括:
isa指针
superclass
类方法
。。。
提问：object_getClass 与 objc_getClass的区别
@interface MNPerson : NSObject
{
int _age;
double _height;
NSString *name;
}3
object_getClass ： 传入的是可以是任意对象(id类型)，返回的是类 or 元类
如果传入 instance 对象，返回 class
如果传入 class, 返回的是 meta-class 对象
如果传入的是 meta-class，返回的是 root-meta-class 对象
@interface MNPerson : NSObject
{
int _age;
double _height;
NSString *name;
}4
传入的是类名字符串，返回的是该类名对应的类
不能返回元类
指向图.png
(图片来自于 http://www.sealiesoftware.com/blog/archive/2009/04/14/objc_explain_Classes_and_metaclasses.html)
看懂这张图 - 就等价于看懂 isa && superclass了
探究流程：
@interface MNPerson : NSObject
{
int _age;
double _height;
NSString *name;
}5
问: 子类调用父类的对象方法，执行的流程是如何的？
@interface MNPerson : NSObject
{
int _age;
double _height;
NSString *name;
}6
思路：
subclass 调用对象方法，对象方法存在 class 中
第一步，先找到 subclass对象,通过 isa 指针，找到其对应的 MNSubclass 类
看MNSubclass 是否有 superclassInstanceMethod 方法的实现，发现没有，MNSubclass 沿着 superclass 指针找到他的父类 - MNSuperclass
此时，MNSuperclass 中找到 superclassInstanceMethod 的实现，调用它，整个流程结束
[MNSubclass superClassMethod];
问: 子类调用父类的类方法，执行的流程是如何的？
思路：
类方法存在meta-class中
第一步，找到对应的MNSubclass,沿着isa指针，找到其对应的meta-class
看MNSubclass 的 meta-class 中是否有 superClassMethod 方法的实现，发现没有，沿着 superclass 指针找到 MNSuperclass 的 meta-class
发现 MNSuperclass 的 meta-class 有superClassMethod 方法实现，调用，流程结束
图中比较难理解的一根线
探究 : 元类对象的superclass 指针是否指向 rootclass
分析：
meta-class 对象存储的是类方法，class 存储的是 对象方法
从面向对象的角度来讲，一个类调用一个类方法，不应该最后调用到 对象方法
这里的Root class 就是 NSObject, 要给 NSObject 添加方法就要用到 分类
验证 NSObject 的对象方法是否会被调用
@interface MNPerson : NSObject
{
int _age;
double _height;
NSString *name;
}7
发现，调用checkSuperclass 类方法的，是MNSubclass类
这时候要验证上面那条 meta-class 指向 root-class的线, 这里的root-class 即等于 NSObject
root-class中只存对象方法，这里，只要验证,NSObject 中同名的类方法实现取消，变成同名的对象方法测试，即可得出结论
声明的还是+ (void)checkSuperclass，实现的方法用 - (void)checkSuperclass对象方法替换
@interface MNPerson : NSObject
{
int _age;
double _height;
NSString *name;
}8
发现 - 调用的还是类方法 + (void)checkSuperclass ，但是最终实现的，却是对象方法 - (void)checkSuperclass
原因：
[MNSubclass checkSuperclass] 其实本质上，调用的是发送消息方法，函数类似是objc_msgsend([MNSubclass class], @selector(checkSuperclass))
这里的@selector(checkSuperclass) 并未说明是 类方法 or 对象方法
所以最终走流程图的话，root-meta-class通过isa找到了root-class (NSObject)，
NSObject 类不是元类，存储的是对象方法，所以 最终调用了NSObject -checkSuperclass这个对象方法
叮叮叮！循循循序渐进之面试题叒来了！！
@interface MNPerson : NSObject
{
int _age;
double _height;
NSString *name;
}9
问: [self class] && [super class] 分别输出什么
// 转成c/c++ 代码后，MNPerson 的结构如下
struct NSObject_IMPL {
Class isa;
};
struct MNPerson_IMPL {
struct NSObject_IMPL NSObject_IVARS;
int _age;
double _height;
NSString *name;
};0
思路：
class 方法 是NSObject 的一个对象方法,对方方法存在 class 中
第一步，先找到 subclass对象,通过 isa 指针，找到其对应的 MNSubclass 类
看MNSubclass 是否有 class 方法的实现，发现没有，MNSubclass 沿着 superclass 指针找到他的父类 - MNSuperclass
查询MNSuperclass 中是否有 class 方法的实现，发现没有，MNSuperclass 沿着 superclass 指针找到他的父类 - NSObject
最终在 NSObject 中找到 class 的实现
而调用方都是都是当前对象，所以最后输出都是 - MNSubclass
验证:
// 转成c/c++ 代码后，MNPerson 的结构如下
struct NSObject_IMPL {
Class isa;
};
struct MNPerson_IMPL {
struct NSObject_IMPL NSObject_IVARS;
int _age;
double _height;
NSString *name;
};1
感谢小码哥 的精彩演出，文章中如果有说错的地方，欢迎提出，一起学习~
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作者：小蠢驴打代码
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