Objective-C編程語言是C語言的超集，在C語言的基礎上加入了面向對象的內容。OC可以和C／C++混合使用，OC對象都可以轉化為C／C++結構體表示。
要想知道一個NSObject對象占用多少內存，可以通過查看NSObject對象對應的C++結構體的大小來判斷。
我們可以使用xcode的命令行工具來把指定的OC文件轉成C++文件。
//main.m
#import <Foundation/Foundation.h>
int main(int argc, const char * argv[]) {
@autoreleasepool {
NSObject *objc = [[NSObject alloc] init];
}
return 0;
}
clang -rewrite-objc main.m -o main.cpp
// 更加優秀的編譯是根據平臺 和架構來
/**
xcrun : xcode run
-sdk iphoneos : iphoneos操作系統
-arch arm64 : arm64架構
*/
xcrun -sdk iphoneos clang -arch arm64 -rewrite-objc OC源文件 -o 輸出的CPP文件
在生成的main.cpp文件中可以查找到NSObject_IMP的代碼片段，這個就是NSOject對象對應的C++結構體：
struct NSObject_IMPL {
Class isa; //一個指向struct objc_class結構體類型的指針
};
// 查看Class本質
typedef struct objc_class *Class;
我們通過NSObject對象對應的結構體發現，結構體中只有一個isa指針變量。按理來說NSObject對象需要的內存大小只要能夠滿足存放一個指針大小就可以了，一個指針變量在64位的機器上大小是8個字節（我們只討論64位的機器大小），也就是說只要有8個字節的內存空間就能滿足存放一個NSObject對象了。
那是不是說一個NSObject對象就占用8個字節大小的內存呢？實際上不是這樣的。我們需要分清楚兩個概念，對象占用的內存空間和對象實際利用的內存空間。我們可以用坐車的例子來說明一下這兩個概念的區別：對象占用的內存空間就好比汽車的載客數量，對象實際利用的內存空間就好比車上實際的乘客數量，實際的乘客數量是不會超過車輛的最大載客數量的，也不會存在空載的情況。NSObject對象中的isa指針變量就好比車上的乘客，實際上系統給一個NSObject對象分配了16個字節大小的內存空間。實際情況我們可以通過下面的代碼來驗證一下：
#import <Foundation/Foundation.h>
#import <objc/runtime.h>
#import <malloc/malloc.h>
int main(int argc, const char * argv[]) {
@autoreleasepool {
NSObject *objc = [[NSObject alloc] init];
NSLog(@"objc對象實際需要的內存大小: %zd", class_getInstanceSize([objc class]));
NSLog(@"objc對象實際分配的內存大小: %zd", malloc_size((__bridge const void *)(objc)));
}
return 0;
}
//輸出的結果
2018-08-02 23:31:39.891056+0800 OC對象的本質[8461:5063635] objc對象實際利用的內存大小: 8
2018-08-02 23:31:39.891320+0800 OC對象的本質[8461:5063635] objc對象實際占用的內存大小: 16
一個對象實際利用的內存大小，就是對象的實例變量占用的內存大小，可以通過調用runtime中的class_getInstanceSize函數得到。對象實際占用的內存大小，就是系統實際分配給對象的內存大小，OC對象是通過alloc方法得到的對象大小，我們可以通過malloc中庫函數malloc_size來得到結果。
為什么一個NSObject對象明明只需要8個字節的內存大小就可以了，但是還是分配到了16個字節大小的內存空間？對于這個問題我們可以通過閱讀objc4的源代碼來找到答案。通過查看跟蹤obj4中alloc和allocWithZone兩個函數的實現，會發現這個連個函數都會調用一個instanceSize的函數：
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;
}
這個函數的代碼很簡單，返回的結果就是系統給一個對象分配內存的大小。當對象的實際大小小于16時，系統就返回16個字節的大小。也就是說16個字節大小是系統的最低消費。還是用坐車的例子來說明一下，假如有8個人想坐車，他們打電話叫車說要一輛能坐8個人大小的車，對方說sorry我們沒有坐8個人大小的車，我們這里最小的就是坐16個人的車。最后來了一輛坐16個人的車，拉了8個人開走了。車就好比一個NSOject對象，車上的乘客就好比是對象中的成員，車的大小或者說載客數量就相當于一個對象占用的內存大小，車上實際的乘客數量就是對象中成員的大小。所以說一個NSObject對象占用多少內存，我想應該很明白了。
我們可以繼續深入一點，推算針對我們自定義的類內存布局和對象占用的內存空間。假設我們定義一個Animal的類，其中只有一個int成員變量weight。
//interface
@interface Animal: NSObject
{
int weight;
}
@end
//implementation
@implementation Animal
@end
我們同樣可以通過把OC文件轉化為C++文件的方式來查看Animal類對應的結構體實現。
struct Animal_IMPL {
struct NSObject_IMPL NSObject_IVARS; //實際上就是一個isa指針
int weight;
};
struct NSObject_IMPL {
Class isa; //一個指向struct objc_class結構體類型的指針
};
//簡化版本
struct Animal_IMPL {
Class isa;
int weight;
};
通過struct Animal_IMPL結構體，我們不難看出結構體中有兩個成員變量：一個isa指針和一個int型成員變量。Animal結構體對象實際需要的內存大小應該是16字節（指針8個字節，int型變量4個字節）。Animal結構體對象實際需要的內存大小是12字節，那系統給Animal對象實際分配的內存大小是多少呢？我們還是通過調用class_getInstanceSize和malloc_size這兩個函數來看一下。
#import <Foundation/Foundation.h>
#import <objc/runtime.h>
#import <malloc/malloc.h>
//interface
@interface Animal: NSObject
{
int weight;
}
@end
//implementation
@implementation Animal
@end
int main(int argc, const char * argv[]) {
@autoreleasepool {
NSObject *objc = [[NSObject alloc] init];
Animal *animal = [[Animal alloc] init];
NSLog(@"animal對象實際需要的內存大小: %zd", class_getInstanceSize([animal class]));
NSLog(@"animal對象實際分配的內存大小: %zd", malloc_size((__bridge const void *)(animal)));
}
return 0;
}
//輸出結果
2018-08-03 13:56:38.463885+0800 OC對象的本質[7461:967943] animal對象實際利用的內存大小: 16
2018-08-03 13:56:38.463899+0800 OC對象的本質[7461:967943] animal對象實際占用的內存大小: 16
我們發現Animal對象實際需要的內存大小是16字節，而不是我們之前推算出來的12字節，這其中涉及到了結構體成員變量的內存對齊的問題，結構體內存對齊其中有一條要求結構體大小需要是最大成員變量大小的整數倍，這里的最大成員變量是指針變量（8個字節），結構體的最終的大小需要是8的整數倍，所以結果是16而不是12。系統實際分配的大小也是16字節，這個就比較好理解了，之前我們提到系統最小分配的內存大小是16字節。
我們可以在Animal類中增加一個int成員變量，此時新的對象實際需要的內存和實際分配得到的內存大小是多少呢？答案是都是16個字節大小。新增了一個4字節大小int型的變量，實際需要的內存大小就是8+4+4=16字節，系統實際分配的大小也是16字節。
如果我們再增加一個int型的成員變量的話，對象實際需要的內存和實際分配得到的內存大小是多少呢？我們可以簡單的推算一下，對象結構中有4個成員變量，一個指針變量和3個int型變量，4個成員變量的內存大小加起來是20（8+4+4+4）個字節大小，根據結構體內存對齊的原則，結構體實際需要的內存大小應該是8的整數倍，也就是24個字節。對象實際需要的內存大小是24個字節，那么系統實際分配給對象的內存大小又是多少呢？我們可以通過代碼來查看一下最終的結果。
@interface Animal: NSObject
{
int weight;
int height;
int age;
}
@end
int main(int argc, const char * argv[]) {
@autoreleasepool {
Animal *animal = [[Animal alloc] init];
NSLog(@"animal對象實際需要的內存大小: %zd", class_getInstanceSize([animal class]));
NSLog(@"animal對象實際分配的內存大小: %zd", malloc_size((__bridge const void *)(animal)));
}
return 0;
}
//輸出結果
2018-08-03 17:45:59.468699+0800 OC對象的本質[11044:1911186] animal對象實際需要的內存大小: 24
2018-08-03 17:45:59.468719+0800 OC對象的本質[11044:1911186] animal對象實際分配的內存大小: 32
新的Animal對象實際需要的內存大小是24字節，但是系統給對象實際分配的內存大小是32字節。這有時為什么呢？我們需要查看相關的資料和Apple的關于malloc的開源代碼才能弄清楚其中的原因。具體原因是Apple系統中的malloc函數分配內存空間時，內存是根據一個bucket的大小來分配的. bucket的大小是16，32，48，64，80 ...，可以看出系統是按16的倍數來分配對象的內存大小的。
我們可以再增加兩個double型的成員變量來進一步的做驗證。
@interface Animal: NSObject
{
int weight;
int height;
int age;
double d1;
double d2;
}
@end
我們能夠在不運行代碼的情況下推算出對象實際需要和系統實際分配的內存大小。對象的成員變量的內存大小是36（8+4+4+4+8+8）個字節，但是需要內存對齊，最終對象實際需要的內存是40字節。系統分配的內存大小是48字節。
通過把OC對象轉化為C++結構體的方法，我們很容易搞清楚OC對象的內存分配情況
