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从结构体角度探寻OC对象本质

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在前面学习对象alloc流程、影响对象内存大小的根本因素等内容时，我们是否想过什么是对象？接下来我们一起来探索一下对象的本质。

结构体本质探究

我们先上代码：

struct Person {
    int age;
    char *name;
};

struct Person *p = malloc(sizeof(struct Person));
p->age = 18;
p->name = "John";

这段代码中，我们定义了一个名为Person的结构体，并分配内存创建了一个Person类型的实例。然后，我们通过结构体指针p访问实例的成员变量age和name，并给它们赋值。

结构体本质上是一块连续的内存区域，其中包含了若干个成员变量。每个成员变量都有自己的数据类型和内存地址。当我们访问结构体成员变量时，编译器会根据成员变量的内存地址来定位到该成员变量在内存中的位置，然后从中读取或写入数据。

OC对象本质探究

OC对象本质上也是一块连续的内存区域，其中包含了若干个成员变量。与结构体不同的是，OC对象还包含一个isa指针，指向该对象的类对象。类对象包含了该类的相关信息，如类名、方法列表、成员变量列表等。

当我们访问OC对象成员变量时，编译器会根据isa指针找到该对象的类对象，然后根据类对象中的成员变量列表找到该成员变量在内存中的位置，然后从中读取或写入数据。

内存布局与内存对齐

OC对象在内存中的布局并不是连续的，而是根据成员变量的数据类型和编译器优化策略而定的。编译器会对OC对象进行内存对齐，以提高内存访问效率。

内存对齐是指将数据结构中的成员变量的地址对齐到特定边界上。这样做可以提高内存访问效率，因为现代计算机的处理器通常以固定大小的块来读取数据。如果成员变量的地址没有对齐，那么处理器在访问该成员变量时需要进行额外的操作，这会降低内存访问效率。

编译器优化

编译器在编译OC程序时会进行一系列优化，以提高程序的运行效率。这些优化包括但不限于：

  • 常量折叠：将常量表达式折叠成一个常量，从而减少运行时的计算。
  • 公共子表达式消除：消除公共子表达式的重复计算。
  • 死代码消除：删除程序中不会被执行的代码。
  • 循环展开：将循环展开成一系列顺序执行的语句，从而提高循环的执行效率。
  • 内联函数：将函数体直接嵌入到调用它的位置，从而减少函数调用的开销。

性能优化

我们可以通过了解OC对象本质、内存布局、内存对齐和编译器优化等底层原理，来对OC程序进行性能优化。例如，我们可以通过调整成员变量的顺序来减少内存对齐带来的性能开销，或者通过使用内联函数来减少函数调用的开销。

结语

通过本文的学习，我们对OC对象本质、内存布局、内存对齐和编译器优化等底层原理有了更深入的理解。这些知识可以帮助我们编写出更高效、更健壮的OC程序。