问题:NSObject对象占用内存空间大小为多少字节?

---

补充: 一个字节由8个二进制位组成.

示例代码如下所示.

int main(int arg1, const char* argv[]) {
    NSObject *obj = [[NSObject alloc] init];
    return 0;
}

转义为Arm64位的源码指令如下所示.

xcrun -sdk iphoneos -arch arm64 -rewrite-objc 源文件路径 -o 目标文件路径

iOS对象的本质是C/C++的结构体,通过转义或者查看我们得知iOS对象结构体中有且只有一个成员变量,那就是isa指针.所以isa指针内存地址即为iOS对象结构体的地址.

struct NSObject_IMPL {
    Class isa;
};

那么一个NSObject对象到底占用了多少内存呢.

我们通过引入 <objc/runtime.h> 使用如下方法发现,字节数是 8个字节.

class_getInstanceSize([NSObject class]);

但是我们通过引入 <malloc/malloc.h> 使用如下方法,字节数竟然是 16个字节.

malloc_size(const void *ptr);

// 使用方式如下
malloc_size((__bridge const void *)obj);

这时候我们就可以去官方查看一下具体的源码,然后下载最新的objc4中的源码了,开源源码地址如下所示.

opensource.apple.com/tarballs

结论

通过阅读代码发现, class_getInstanceSize 是返回成员变量的大小,并非结构体本身的大小,NSObject成员变量有且只有一个isa指针,所以只有8个字节.

size_t class_getInstanceSize(Class cls) {
    if (!cls) return 0;
    ruturn cls->alignedInstanceSize();
}

// Class's ivar size rounded up to a pointer-size boundary.
uint32_t alignedInstanceSize() {
    ruturn word_align(unalignedInstanceSize());
}

那么为什么NSObject对象创建时会有16个字节呢? 调用流程如下所示.

PS: 基于 objc4-818.2.tar.gz 版本

id _objc_rootAllocWithZone(Class cls, malloc_zone_t *zone) {
    id obj;

    if (fastpath(!zone)) {
        obj = class_createInstance(cls, 0);
    } else {
        obj = class_createInstanceFromZone(cls, 0, zone);
    }

    if (slowpath(!obj)) obj = _objc_callBadAllocHandler(cls);
    return obj;
}

id (* zoneAlloc)(Class, size_t, void *) = _class_createInstanceFromZone;

id class_createInstanceFromZone(Class cls, size_t extraBytes, void *z) {
    OBJC_WARN_DEPRECATED;
    return (*zoneAlloc)(cls, extraBytes, z);
}

id _class_createInstanceFromZone(Class cls, size_t extraBytes, void *zone) {
    void *bytes;
    size_t size;

    // Can't create something for nothing
    if (!cls) return nil;

    // Allocate and initialize
    size = cls->alignedInstanceSize() + extraBytes;

    // CF requires all objects be at least 16 bytes.
    if (size < 16) size = 16;

    if (zone) {
        bytes = malloc_zone_calloc((malloc_zone_t *)zone, 1, size);
    } else {
        bytes = calloc(1, size);
    }

    return objc_constructInstance(cls, bytes);
}

通过 _class_createInstanceFromZone 方法,我们可以明确了解当 size < 16 时,内存分配大小为16个字节,而size的计算是通过 alignedInstanceSize 获取成员变量大小 再加上 外部extraBytes的大小而生成的,NSObject成员变量有且只有一个isa指针为8个字节,所以计算出来的size大小为8字节(小于16字节),因此最终的字节数为16字节.

所以一个NSObject对象占用的内容大小为16个字节.

问题: 一个普通类创建时需要开辟多少内存空间呢?

---

操作系统	数据类型	字节数
32位	char	1个字节
64位	char	1个字节
32位	char *p (指针)	4个字节
64位	char *p (指针)	8个字节
32位	int	4个字节
64位	int	4个字节
32位	unsigned int	4个字节
64位	unsigned int	4个字节
32位	double	8个字节
64位	double	8个字节
32位	long	4个字节
64位	long	8个字节
32位	long long	8个字节
64位	long long	8个字节
32位	BOOL	1个字节
64位	BOOL	1个字节
32位	float	4个字节
64位	float	4个字节
32位	NSInteger(=int)	4个字节
64位	NSInteger(=long)	8个字节
32位	CGFloat(=float)	4个字节
64位	CGFloat(=double)	8个字节
32位	CGSize	8个字节
64位	CGSize	16个字节
32位	CGRect	16个字节
64位	CGRect	32个字节
32位	short	2个字节
32位	unsigned long	4个字节

在不同的位操作系统下,只有指针数据类型所占用空间是不同的,所以一个普通类的所占用的内存空间就是 isa指针 + 所有成员变量的所占用的内存空间.然后根据内存对齐法则,即可算出成员变量所占用的内存空间大小.

结构体内存对齐法则: 结构体的开辟内存大小必须是最大成员所占字节的倍数.

然后,调用开辟内存方法 calloc 如果总内存大小满足 16字节(iOS系统最小开辟空间大小规范) 的倍数,那么就直接开辟,否则就需要按需新增内存空间.这有点类似于结构体内存对齐原则.

在 libmalloc 源码可以查询到开辟空间规范限制,如下所示.

#define NANO_MAX_SIZE 256 /* Buckets sized {16, 32, 48, ...., 256}*/

例如 如果一个继承于NSObject的类有且只有一个CGRect属性,由于CGRect是结构体,最终由 4个 CGFloat类型构成,那么就是32个字节,再加上isa指针的8个字节,由于都是8字节数据类型,进行内存对齐法则之后,依然是8个字节,故最终占用40个字节,然后还要根据是16字节的倍数,所以这个对象最终开辟48个字节.