上篇文章说了iOS中alloc方法是怎么创建对象的，以及对象的本质是结构体。接下来继续探究对象的内存分布，以及对象的isa是个什么样的结构体，存储了哪些信息。
已知系统给对象分配内存是16字节对齐的；
@interface FFGoods : NSObject
@property (nonatomic ,copy) NSString *goodsName; // 0-8
@property (nonatomic ,copy) NSString *type; // 9-15
@property (nonatomic ,assign) int goodsId; // 16-19
@property (nonatomic ,assign) double weight; // 24-31
@property (nonatomic ,assign) short number; // 32-33
// 33经过16字节对齐后 -> 48
@end
那么以上实例应该是48字节：
如果加一个类方法和实例方法，这个对象占用的内存大小会不会发生变化呢？
说明没有影响。对于实例对象，内存分配是由isa + 成员变量的值，这是之前的结论。
既然成员变量的值存储在对象里面，会不会受到属性的书写顺序影响？
打印goods实例的内存地址前，先解释一下将会出现的lldb指令：
p 能够知道引用类型，po只能打印值；
p/x 表示按照16字节打印，还有p/o 是8字节 , p/t 是2字节, p/f 是浮点数
x/6gx: 第一个x代表打印对象的内存地址，/后面是参数；4g代表连续4个8字节的地址，最后个x代表16进制；
goodsName为什么没有紧跟在isa后面？
isa指针后面的8字节：0x0000007b00000038，尝试分为 0x0000007b 和 0x00000038 2段打印：
发现4字节的int和2字节的short会放在一个8字节的内存空间里。因为iOS会自动重排属性的顺序，达到内存优化。
再增加一个char属性(int + short + char < 8字节)，
@property (nonatomic ,assign) char abc;
发现还是排在同个8字节空间里：因为对象内部是8字节对齐的。
再看一个例子：
#import <Foundation/Foundation.h>
NS_ASSUME_NONNULL_BEGIN
@interface FFTestObject : NSObject
{
@public
int count;
NSObject *subObject1;
NSObject *subObject2;
}
@end
@interface FFTestSubObject : FFTestObject
{
@public
int subCount;
}
@end
NS_ASSUME_NONNULL_END
打印：
然后我调整父类 int 属性的顺序，再运行看到 subObject 实际占用变成32。这说明成员变量的顺序还是会对内存造成微小影响的。
父类在内存中是一块连续的内存空间，子类无法修改和插入。也就是iOS对子类的成员变量，不会跟其父类混合重排在一起。图中int放在尾部时，子类可以跟在父类后面，填补空白的内存。
平时开发时不用特别在意，相差几个字节对内存影响太小。
至于iOS的自动重排，还得从位域说起。
C语言允许在一个结构体中以位为单位来指定其成员所占内存长度，这种以位为单位的成员称为“位段”或称**“位域”( bit field)** 。
定义2个结构体:
C可以在定义结构体的同时定义结构体变量，不过OC在.h文件中定义需要使用typedef修饰。
struct Student{
// …
} student1，student2;
struct FFStructA {
char a;
char b;
char c;
char d;
}structA;
struct FFStructB {
char a : 1;
char b : 1;
char c : 1;
char d : 1;
}structB;
打印内存大小，发现structB为什么只占1个字节？
这就是位域的作用，a:1 表明只需要1个位域（二进制的1个比特位），位域的特点是不能超过数据类型的最大长度。
当前字节剩余位域不够用的时候，会直接从下个字节开始存放。修改位域，再打印发现内存占用变成2字节：
不过位域节省的空间实在有限，只有系统级别才会用到。对于开发者不需要节约，而是不要去浪费。
新建一个结构体和联合体：
struct FFGoods {
char *name;
int number;
double height;
}goodsStruct;
union UnionStudent {
char *name;
int number;
double height;
}goodsUnion;
在没赋值前，打印出联合体与结构体一样都是初始值；赋值一个属性后就不一样了，其他属性会是个乱七八糟的值；
union就是属性共用一块内存空间，系统会分配一块足够大的内存空间；成员变量就相当于开辟了几种去访问这一整块内存的途径。
上图为什么会出现乱七八糟的值？一开始的时候赋值字符，那么其他成员的数据类型指针去读取字符串的时候自然是错误的。
联合体的作用也是能节省一定的内存空间，所占内存取决于最大成员变量，例子中就是double类型占8字节。
同时还得满足最大基本数据类型的整数倍：
union UnionStudent {
char *name;
int number;
double height; // 8字节
char a[9]; // 1 * 9 = 9 字节；但是要满足最大基本数据类型（这里是double）的整数倍
}goodsUnion;
这跟结构体内存对齐道理一样:
与结构体的区别：
结构体是共存，内存开辟比较粗放，只要写了内存变量就会去开辟内存空间；
联合体是互斥的，省内存空间；
那么联合体在objc底层是怎么使用的？
来到objc源码的_class_createInstanceFromZone方法，上回只说到calloc，接着看后面的方法。代码中实例化的时候加一个断点，看看会发生什么。
int main(int argc, const char * argv[]) {
@autoreleasepool {
NSLog(@"Hello World!");
FFPhone *phone = [FFPhone alloc]; // 这行加断点
logPhone(phone);
}
return 0;
}
目前为止，还只是id类型，跟自己创建的类还没有什么关系。通过calloc开辟的内存空间如何与类产生关联？
运行到下一个断点，po一下，看到已经是我们的类了。实际上就是通过前面的initisa函数进行关联的。
注意initInstanceIsa这个分支，代码里最终还会调用initisa:
inline void
objc_object::initInstanceIsa(Class cls, bool hasCxxDtor)
{
ASSERT(!cls->instancesRequireRawIsa());
ASSERT(hasCxxDtor == cls->hasCxxDtor());
initIsa(cls, true, hasCxxDtor);
}
来到 initIsa 看看具体做什么：
Tips：简单提一下，第328行
isTaggedPointer是指针优化第355行，
extra_rc代表引用计数的值；通过alloc方法创建出来的对象，引用计数就是1，并且存在于isa指针里。
可以看到isa_t 查看发现，破案了！iOS的isa指针结构居然是联合体。
这里对代码加一些注释：有2个构造器和3个数据成员。通过94行得出，当有几东西只能同时存在一个的时候，确实适合用联合体；
#include "isa.h"
union isa_t {
// 2个构造器
isa_t() { }
isa_t(uintptr_t value) : bits(value) { }
// 数据成员1，64位内存占用
uintptr_t bits;
// 数据成员2，Class类型指针
private:
// Accessing the class requires custom ptrauth operations, so
// force clients to go through setClass/getClass by making this
// private.
Class cls;
public:
#if defined(ISA_BITFIELD)
// 数据成员3
struct {
ISA_BITFIELD; // defined in isa.h
};
// 是否被释放了？引用计数+散列表里的计数
bool isDeallocating() {
return extra_rc == 0 && has_sidetable_rc == 0;
}
// 释放对象
void setDeallocating() {
extra_rc = 0;
has_sidetable_rc = 0;
}
#endif
void setClass(Class cls, objc_object *obj);
Class getClass(bool authenticated);
Class getDecodedClass(bool authenticated);
};
既然是联合体，那么3个数据成员只会同时存在一个。看到这个判断条件：
#if defined(ISA_BITFIELD)
如果没定义ISA_BITFIELD，那么isa_t就是Class类型的结构体指针；既然给了64位内存，只存放Class指针肯定是不划算的。那么iOS根据情况切换成其他数据成员。
如果有定义ISA_BITFIELD，就变成另一种结构体，ISA_BITFIELD本身还代表这些结构体成员有哪些：
看到 elif __x86_64__ ，原来这个数据成员还区分架构的。我的是intel芯片的mac系统，架构是__x86_64__；
以下是arm64模拟器和真机：(__has_feature: 是否支持指针的身份验证；A12芯片后引出的；)
# if __arm64__
// ARM64 simulators have a larger address space, so use the ARM64e
// scheme even when simulators build for ARM64-not-e.
# if __has_feature(ptrauth_calls) || TARGET_OS_SIMULATOR
# define ISA_MASK 0x007ffffffffffff8ULL
# define ISA_MAGIC_MASK 0x0000000000000001ULL
# define ISA_MAGIC_VALUE 0x0000000000000001ULL
# define ISA_HAS_CXX_DTOR_BIT 0
# define ISA_BITFIELD \
uintptr_t nonpointer : 1; \
uintptr_t has_assoc : 1; \
uintptr_t weakly_referenced : 1; \
uintptr_t shiftcls_and_sig : 52; \
uintptr_t has_sidetable_rc : 1; \
uintptr_t extra_rc : 8
# define RC_ONE (1ULL<<56)
# define RC_HALF (1ULL<<7)
# else
# define ISA_MASK 0x0000000ffffffff8ULL
# define ISA_MAGIC_MASK 0x000003f000000001ULL
# define ISA_MAGIC_VALUE 0x000001a000000001ULL
# define ISA_HAS_CXX_DTOR_BIT 1
# define ISA_BITFIELD \
uintptr_t nonpointer : 1; \
uintptr_t has_assoc : 1; \
uintptr_t has_cxx_dtor : 1; \
uintptr_t shiftcls : 33; /*MACH_VM_MAX_ADDRESS 0x1000000000*/ \
uintptr_t magic : 6; \
uintptr_t weakly_referenced : 1; \
uintptr_t unused : 1; \
uintptr_t has_sidetable_rc : 1; \
uintptr_t extra_rc : 19
# define RC_ONE (1ULL<<45)
# define RC_HALF (1ULL<<18)
# endif
注意到isa结构体成员中的uintptr_t nonpointer : 1，当nonpointer=1的时候，代表开启指针优化，这时候的isa指针也叫做nonPointerIsa指针。关于指针的内容今后会单独讲一篇，这里稍微提一下。
单独整理一下不同架构的isa结构和里面指针的含义。
arm64 (模拟器)：
uintptr_t nonpointer : 1;
uintptr_t has_assoc : 1;
uintptr_t weakly_referenced : 1;
uintptr_t shiftcls_and_sig : 52;
uintptr_t has_sidetable_rc : 1;
uintptr_t extra_rc : 8
arm64 (真机）：
uintptr_t nonpointer : 1;
uintptr_t has_assoc : 1;
uintptr_t has_cxx_dtor : 1;
uintptr_t shiftcls : 33;
uintptr_t magic : 6;
uintptr_t weakly_referenced : 1;
uintptr_t unused : 1;
uintptr_t has_sidetable_rc : 1;
uintptr_t extra_rc : 19
x86_64:
uintptr_t nonpointer : 1;
uintptr_t has_assoc : 1;
uintptr_t has_cxx_dtor : 1;
uintptr_t shiftcls : 44;
uintptr_t magic : 6;
uintptr_t weakly_referenced : 1;
uintptr_t unused : 1;
uintptr_t has_sidetable_rc : 1;
uintptr_t extra_rc : 8
指针含义：
| 指针 | 含义 |
|---|---|
nonpointer | 是否对 isa 指针开启指针优化。0：纯isa指针，1：不止是类对象地址，isa还包含了类信息、对象的引用计数等 |
has_assoc | 是否有关联对象 |
has_cxx_dtor | 该对象是否有 C++ 或者 Objc 的析构器。如果有析构函数，则需要做析构逻辑，如果没有，则可以更快的释放对象 |
shiftcls | 存储类指针的值。开启指针优化的情况下，来存储类指针，在不同架构中位数不同。 |
magic | 用于调试器判断当前对象是真的对象，还是没有初始化的内存空间 |
weakly_referenced | 对象是否被指向或者曾经指向一个 ARC 的弱变量， 没有弱引用的对象可以更快释放 |
deallocating | 标志对象是否正在释放内存 |
has_sidetable_rc | 是否有使用 sidetable 散列表来存储引用计数，通常是引用计数extra_rc存满了 |
extra_rc | 表示该对象的引用计数值 |
回到刚才的demo；打印对象内存地址后怎么通过地址来获取内部这些指针呢？
例如__x86_64__架构ISA_BITFIELD的这个uintptr_t shiftcls : 44;指针，要单独取出这中间的44位，就意味着将左右位数据都变成0。通过位运算，左移右移能达到效果。这里就是右移3位到最右边，左移20（右3+左17）位回到最左边，再右移17位移回原来的位置。
为什么前三个在右边？内存地址右边是低位，属性又是从低位开始存。
lldb通过 p/x address >> 3 << 20 >> 17；得到后的地址就是该实例对象的类对象地址空间。验证如下：
接下来尝试获取extra_rc，因为在高8位，直接右移 64-8 = 56 位就行了；前面会补0 ；并且为了测试再加一个指针引用：
结论：引用计数的上限取决于cpu架构。并且次数上限 c o u n t = 2 n − 1 count = 2^n - 1 count=2n−1，n为位数。
我就要问了，要是存储就是超过了怎么办？借位，存到散列表里；并用
has_sidetable_rc标识；
以上位移操作获取类对象地址不用这么麻烦，系统有 ISA_MASK 掩码帮你完成了；
这与之前介绍的对象内部8字节对齐时，WORD_MASK是一样的：
static inline uint32_t word_align(uint32_t x) {
return (x + WORD_MASK) & ~WORD_MASK;
}
这是ISA_MASK的定义：define ISA_MASK 0x00007ffffffffff8ULL ，直接进行与运算就能得到类对象地址。
用计算器查看这个掩码的位：本质是就是你需要保留的位都置1，其余0。与运算后0位都是0。
结尾的ULL = unsigned long long
影响对象内存的因素
isa通过位域的形式，将对象相关的信息存储起来在8字节里面。所以影响对象内存的只有成员变量（属性会自动生成带下划线的成员变量）。
对象的内存分布
在对象的内部是以8字节进行对⻬的。苹果会自动重成员变量的顺序，将占用不足 8 字节的成员挨在一起，凑满 8 字节，以达到优化内存的目的。
联合体（union）
联合体的成员变量就相当于为这块内存空间开辟了几个访问途径，他们共享这一块内存。
联合体的大小规则：
联合体和结构体的区别 ：
位域
:号后面的数字就不nonPointerIsa
nonPointerIsa是内存优化的一种手段。isa是一个Class类型的结构体指针，占8个字节也就是64位。然而存储地址根本不需要这么大的内存空间。而且每个对象都有个isa指针，这样就浪费了内存。所以iOS就把和对象相关的信息，存在了这块内存空间里面。这种isa指针就叫nonPointerIsa。
通过isa的位运算得到类对象。借助系统提供的掩码ISA_MASK就能轻松得到，使用时注意区分架构。同时还可以通过平移得到其他对象信息。
对象的结构体关系图
