让 iOS 对象变得触手可及：深入解析内存中的布局

2024-01-08 10:10:45

我们常常会使用 Objective-C 中的 NSObject 类作为应用程序的基础构建元素，它提供了诸如继承、封装等强大的功能。当我们通过 Xcode 中的 Build 命令将一个 .m 文件转化为 C++ 文件时，便揭开了的对象的神秘面纱，使其以更底层的二进制语言的形式呈现。由此，我们可以深入剖析的对象在内存中的布局情况。

其中，需要注意的是，isa 指针在 64 位系统中占用 8 字节空间，而在 32 位系统中则占用 4 字节。

内存中的布局：直观理解对象的构成

当我们在 Xcode 中使用 Build 命令将一个名为 main.m 的文件转化为 C++ 文件后，便可直接看到对象的内存布局。

// main.cpp
#include <iostream>

using namespace std;

class NSObject {
public:
    // isa 指针，指向其对应的 Class
    id isa;
};

class Person : public NSObject {
public:
    string name;
    int age;
};

int main() {
    // 实例化 Person 对象
    Person person;
    
    // 获取 person 对象的 isa 指针
    id isa = person.isa;
    
    // 输出 isa 指针的值
    cout << "isa 指针的值：" << isa << endl;
    
    return 0;
}

若我们对生成的 output 文件夹进行相应的路径查找，便能够看到对应的 output/main.cpp.obj 文件。其中，我们看到关于 isa 指针的声明 id isa; 位于 main.cpp 文件第一行的开头处。

isa 指针是 NSObject 中的一个重要组成部分，它指向了该 NSObject 实例所属的 Class。在 64 位系统中，isa 指针占用了 8 字节的空间，而在 32 位系统中，它占用了 4 字节的空间。

除此之外，我们还可以看到 Person 继承自 NSObject 时，在 Person 中会包含 NSObject 的全部字段。这意味着 Person 对象除了能够储存 name 和 age 变量之外，还隐式包含了 NSObject 中的 isa 指针。

深入探究继承与封装：从内存入手

对于继承这一概念，我们应当着重注意以下三点：

类继承： 由基类到派生类的自然演进方式。
子类继承： 派生类吸收并利用基类的所有字段（成员变量和成员函数），并进一步扩充自己的字段，实现新功能。
多继承： 一个子类可以继承多个父类，可同时调用多个父类的函数并访问多个父类的成员变量。

对于封装这一概念，我们应当着重注意以下三点：

访问控制： 保护数据，避免未经授权访问。
信息隐藏： 隐藏不必要的或敏感的实现细节，以实现系统的安全性。
模块性： 鼓励各模块的松散耦合。

总而言之，isa 指针提供了一个指向 Class 实例的指针，它包含指向子类方法和字段的指针。继承是将一个类作为一个基类，并创建一个子类，该子类利用了基类的字段和函数。继承允许子类访问基类的所有成员，而封装是指在子类中包含指向基类的指针。它允许子类访问基类的成员，但子类中的字段可能隐藏或扩展基类中的字段。