OC对象占用内存原理 (一文完全搞懂)

要想真真切切看到一个OC对象占用多少内存, 实践是必不可少的.

初始OC对象占用内存

建立一个 Command Line Tool 工程 , 打开 main.m 在 main 函数建立一个 NSObject.

int main(int argc, const char * argv[]) {
    @autoreleasepool {
        NSObject *objc = [[NSObject alloc] init];
    }
    return 0;
}
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打开终端/iTerm2 , 进入到 main.m 目录. 将其转换为 c++ 源码.

clang -rewrite-objc main.m -o main.cpp
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文件夹目录里多出一个 main.cpp 文件 , 打开. 看到98242行代码,不要慌.咱们只须要关注 NSObject 便可. 搜索 NSObject_IMPL.

struct NSObject_IMPL {
    Class isa;
};
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这个就是 NSOject 对象对应的 C++ 结构体. 里面包含了一个 Class 指针. 搜索发现

typedef struct objc_class *Class;
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其实就是一个指向 struct objc_class 结构体类型的指针. 那么也就是说目前咱们只发现 NSObject 对象对应的结构体只包含一个 isa 指针变量 , 一个指针变量在 64 位的机器上大小是 8 个字节.

那是否是说一个 NSObject 对象就占用8个字节大小的内存呢？实际上不是的. 答案实际上是: 全部的OC对象至少为16字节.

咱们先来验证一下. (有兴趣的能够去看看刚刚 main.cpp 中最下面 main 函数中 对象的建立源码)

#import <Foundation/Foundation.h>
#import <objc/runtime.h>
#import <malloc/malloc.h>

int main(int argc, const char * argv[]) {
    @autoreleasepool {
        NSObject *lbobjc = [[NSObject alloc] init];
        
        NSLog(@"lbobjc对象实际须要的内存大小: %zd",class_getInstanceSize([lbobjc class]));
        NSLog(@"lbobjc对象实际分配的内存大小: %zd",malloc_size((__bridge const void *)(lbobjc)));
    }
    return 0;
}
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打印结果

iOS-OC对象占用内存探索[2903:181348] lbobjc对象实际须要的内存大小: 8

iOS-OC对象占用内存探索[2903:181348] lbobjc对象实际分配的内存大小: 16

先别着急猜. 咱们来看下内存. 打印语句加个断点. 走你.

lldb -> po lbobjc

查看内存具体内容方法:

• 1️⃣ 打开内存查看工具:

  

地址栏中输入对象地址: 0x1007579c0

• 2️⃣ lldb

  

两种方法都代表, 目前咱们建立的对象 后面几个字节所有为 00 .

咱们能够经过阅读 objc4 的源码来找到答案。经过查看跟踪 obj4 中 alloc 和 allocWithZone 两个函数的实现，会发现这个连个函数都会调用一个 instanceSize 的函数：

size_t instanceSize(size_t extraBytes) {
     size_t size = alignedInstanceSize() + extraBytes;
      // CF requires all objects be at least 16bytes.
      if (size < 16) size = 16;
      return size; 
}
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上面源码中咱们看出了答案, 最少会开辟16个字节. 那么为何非要用 16 个字节来存储 8 个字节的内容呢? 这里简单解释一下 .

其实这里主要是涉及到硬件问题, 由于不一样厂商之间须要一套标准化方案来解决不一样厂商之间规则不一样致使内存读取使用出现不统一的状况.为了解决这种问题而产生的 字节对齐.

讲到这里,我还想继续看下 当这个对象包含多个属性时使用内存状况. 以便咱们完全搞明白 OC 对象使用内存状况.

包含其余属性占用内存状况

建立一个 LBPerson 类,继承与 NSObject , 其包含三个 int 属性

#import <Foundation/Foundation.h>

NS_ASSUME_NONNULL_BEGIN

@interface LBPerson : NSObject
@property (nonatomic,assign) int age;
@property (nonatomic,assign) int height;
@property (nonatomic,assign) int row;
@end
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回到 main 函数

#import <Foundation/Foundation.h>
#import <objc/runtime.h>
#import <malloc/malloc.h>
#import "LBPerson.h"

int main(int argc, const char * argv[]) {
    @autoreleasepool {
        LBPerson * obj = [[LBPerson alloc] init];
        obj.age = 4;
        obj.height = 5;
        obj.row = 6;
        NSLog(@"lbobjc对象实际须要的内存大小: %zd",class_getInstanceSize([obj class]));
        NSLog(@"lbobjc对象实际分配的内存大小: %zd",malloc_size((__bridge const void *)(obj)));
    }
    return 0;
}
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打印结果

iOS-OC对象占用内存探索[3012:201559] lbobjc对象实际须要的内存大小: 24

iOS-OC对象占用内存探索[3012:201559] lbobjc对象实际分配的内存大小: 32

lldb查看内存

这里就出现一个比较奇怪的现象 , 实际须要内存大小 24 , 为何呢 ? 其实这里就是 结构体内存分配的原理 了.

• 结构体每一个成员相对于结构体首地址的偏移量都是这个成员大小的整数倍，若是有须要，编译器会在成员之间加上填充字节

• 结构体的总大小为结构体最宽成员大小的整数倍。

• 结构体变量的首地址可以被其最宽基本类型成员的大小所整除。

• 对于结构体成员属性中包含结构体变量的复合型结构体，在肯定最宽基本类型成员时，应当包括复合类型成员的子成员。但在肯定复合类型成员的偏移位置时则是将复合类型做为总体看待。

因为本来结构体 isa 指针占用8个 , age 属性占用4个, height 占用 4个, row 属性再占用4个 , 这中间因为知足整除并无自动偏移补充. 而因为 : 结构体的总大小为结构体最宽成员大小的整数倍 , 所以实际总占用内存为24. 而实际开辟则知足对齐标准开辟为 32.

继续将 部分 int 类型修改成 double. 你会发现新的内容,篇幅缘由再也不讲述. 直接上结果

• age: int , height : double , row :int

  

• age: int , height : Double , row :Double

  

总结 (只考虑64位):

• OC对象 最少占用 16 个字节内存.
• 当对象中包含属性, 会按属性占用内存开辟空间. 在结构体内存分配原则下自动偏移和补齐.
• 最终知足 16 字节对齐标准.
• 能够经过 #pragma pack() 自定义对齐方式.