一文读懂 - Swift 和 Objective-C 创建对象时内存分配机制

在 iOS 开发中，Swift 和 Objective-C 创建对象时内存分配机制有显著差异。以下从底层原理、内存布局和实际分配角度详细分析：

一、Swift 对象内存分配

1. 核心特点

最小分配单位 ：Swift 对象默认最小分配 16 字节（64 位系统）

内存布局：

swift

复制代码

| 8 字节 Metadata 指针 | 8 字节 RefCount（引用计数） | 实例变量... |

空类（无属性）实例：固定 16 字节（Metadata + RefCount）

2. 内存增长规则

属性增加 ：每新增一个属性，按 8 字节对齐增长
继承影响：父类属性优先布局，子类属性在后

3. 验证示例

swift

php 复制代码

class EmptyClass {} // 空类
print(class_getInstanceSize(EmptyClass.self)) // 输出：16

class MyClass {
    var id: Int = 0     // Int = 8 字节
    var flag: Bool = true // Bool = 1 字节（对齐到 8）
}
print(class_getInstanceSize(MyClass.self)) // 输出：32

计算过程：

Metadata 指针：8 字节
RefCount：8 字节
id: Int：8 字节
flag: Bool：实际 1 字节 → 对齐填充后占 8 字节
总计：8 + 8 + 8 + 8 = 32 字节

💡 系统实际调用 malloc 时可能分配 32/48/64 字节（系统内存块粒度），但对象自身仅使用对齐后的部分。

二、Objective-C 对象内存分配

1. 核心特点

最小分配单位 ：固定包含 isa 指针（8 字节）

内存布局：

objc

复制代码

| 8 字节 isa 指针 | 实例变量... |

空类（继承自 NSObject）实例：8 字节 （仅 isa）

2. 内存增长规则

属性/IVars ：按声明顺序排列，遵循 8 字节对齐
无额外 RefCount：引用计数存储在全局 Side Table

3. 验证示例

objc

less 复制代码

@interface EmptyObjCClass : NSObject
@end
@implementation EmptyObjCClass
@end
NSLog(@"%zu", class_getInstanceSize([EmptyObjCClass class])); // 输出：8

@interface MyObjCClass : NSObject
@property (nonatomic, assign) NSInteger id; // long = 8 字节
@property (nonatomic, assign) BOOL flag;    // BOOL = 1 字节
@end
NSLog(@"%zu", class_getInstanceSize([MyObjCClass class])); // 输出：24

计算过程：

isa 指针：8 字节
id: NSInteger：8 字节
flag: BOOL：实际 1 字节 → 对齐填充后占 8 字节
总计：8 + 8 + 8 = 24 字节

💡 系统通过 alloc 分配时实际调用 malloc_zone_calloc，可能分配 16/32 字节 的内存块。

三、关键差异对比

特性	Swift	Objective-C
元数据指针	`Metadata` (8 字节)	`isa` (8 字节)
引用计数存储	对象内嵌 `RefCount` (8 字节)	全局 Side Table
空类最小大小	16 字节	8 字节
内存对齐	8 字节对齐	8 字节对齐
继承影响	父类属性优先布局	父类属性优先布局
系统分配实际大小	16/32/48 字节（内存块粒度）	16/32 字节（内存块粒度）

四、底层原理深入

1. Swift 的 RefCount 设计

内嵌在对象头部的 Inline RefCount
支持 强引用/弱引用计数 快速操作
溢出时降级到 Side Table

2. Objective-C 的 isa 优化

isa 指针使用 non-pointer isa
低比特位存储：引用计数标志、析构状态等
节省全局表空间，提高访问效率

3. 系统分配策略

实际调用 malloc_size 返回的大小总是 16 的倍数

示例：

swift

scss 复制代码

let obj = MyClass()
print(malloc_size(Unmanaged.passUnretained(obj).toOpaque())) 
// 可能输出：48（实际分配） vs 32（对象自身）

五、优化建议

减少小对象创建：尤其 Swift 有 16 字节最小开销

属性顺序优化：

swift

kotlin 复制代码

// 劣：占 40 字节（8+1 → 对齐后 8+8）
class Bad {
    var a: Int8 = 0
    var b: Int = 0
}

// 优：占 24 字节（8+8 → 对齐后 16）
class Good {
    var b: Int = 0
    var a: Int8 = 0
}

值类型优先 ：结构体（struct）无额外开销，栈分配

总结

Swift 对象：基础成本更高（16 字节起），适合复杂对象
Objective-C 对象：更轻量（8 字节起），但依赖全局表
实际分配 ：系统总是分配 ≥ 计算大小 的内存块（16 字节粒度）

理解这些差异有助于优化内存敏感场景（如高频创建对象），在 Swift 中合理使用值类型可显著提升性能。