isa指针在64位系统后为什么要用位域方式去计算？

在arm64架构之前，isa就是一个普通的指针，存储着Class、Meta-Class对象的内存地址；
从arm64架构开始，对isa进行了优化，变成了一个共用体 "union" 结构，还使用位域来存储更多的信息。
所以，为什么要使用这种方式来优化呢？

首先我们看下64位系统下isa指针的结构

结论：使用共用体 union，可以在有限的空间内，同样是8个字节，我们可以存储更多的信息

我们以Person对象为例，来逐步了解 isa 使用 union 的优化方式；

1. 普通的Person对象

我们以Person这个对象为例:假设它有3个成员变量，tail、rich、handsome，那么正常情况下它需要占用16个字节；

@interface Person : NSObject
@property (nonatomic, assign) BOOL tall;
@property (nonatomic, assign) BOOL rich;
@property (nonatomic, assign) BOOL handsome;
@end

3个成员变量占用3个字节，isa指针占用8个字节，所以一共占用11个字节，内存对齐后，总共占用16个字节

NSLog(@"正常的 Person 对象占用：%zd 个字节",class_getInstanceSize([Person class]));
// 输出：正常的 Person 对象占用：16 个字节

2. 以位运算的方式优化

1个成员变量_tallRichHandsome 占用1个字节，isa指针8个字节，内存对其后，总共占用16个字节；

我们不声明其成员变量，直接创建对应的方法;

@interface Person : NSObject
- (void)setTall:(BOOL)tall;
- (void)setRich:(BOOL)rich;
- (void)setHandsom:(BOOL)handsome;

- (BOOL)isTall;
- (BOOL)isRich;
- (BOOL)isHandsome;
@end

声明一个char类型的对象，用来按位存储tall、rich、handsome

@interface Person(){
    char _tallRichHandsome; // 0b 0000 0111 ; 占1个字节
}
@end

通过位运算，实现set、get方法

#define TallMask (1<<0) // 0000 0001 (掩码)
#define RichMask (1<<1) // 0000 0010
#define HandsomeMask (1<<2) // 0000 0100

@interface Person(){
    char _tallRichHandsome; // 0b 0000 0111 ; 占1个字节
}
@end

@implementation Person
- (void)setTall:(BOOL)tall{
    if (tall) {
        _tallRichHandsome |= TallMask; // 按位或
    } else {
        _tallRichHandsome &= ~TallMask; // 取反后按位与
    }
}
- (void)setRich:(BOOL)rich{
    // 同setTall方法...
}
- (void)setHandsome:(BOOL)handsome{
    // 同setTall方法...
}

// 跟掩码进行与运算，再取2次反后，结果即为期待值（只要大于0，则为YES）
- (BOOL)isTall{
    return !!(_tallRichHandsome & TallMask);
}
- (BOOL)isRich{
    return !!(_tallRichHandsome & RichMask);
}
- (BOOL)isHandsome{
    return !!(_tallRichHandsome & HandsomeMask);
}
@end

3. 利用结构体继续优化 (位域)

利用结构体代替 char类型的 _tallRichHandsome，然后利用位域，保证_tallRichHandsome仅占1个字节（不然的话，每个char都占1个字节，一共又占用3个字节了）；

@interface Person(){
    struct {
        char tall : 1; // :1 位域，代表只占1位
        char rich : 1;
        char handsome : 1;
    } _tallRichHandsome; // 按照先后顺序从右向左排 0b 0000 0000
}
@end

@implementation Person
- (void)setTall:(BOOL)tall{
    _tallRichHandsome.tall = tall;
}
- (void)setRich:(BOOL)rich{
    _tallRichHandsome.rich = rich;
}
- (void)setHandsome:(BOOL)handsome{
    _tallRichHandsome.handsome = handsome;
}

- (BOOL)isTall{
    return _tallRichHandsome.tall;
}
- (BOOL)isRich{
    return _tallRichHandsome.rich;
}
- (BOOL)isHandsome{
    return _tallRichHandsome.handsome;
}
@end

此时输出，会发现BOOL输出了-1，打断点发现其为255；
原因是 tall 只占1个二进制位，即为0b1，return tall 的时候，强制转为 8位的 BOOL 类型，程序会默认按照自己的规则转，结果转成了 0b 1111 1111 （255），最高位为1，所以为 -1 的补码，所以输出了 -1 （减1后得反码，再取反后得原码）
```
Person *person = [[Person alloc] init];
person.tall = YES;
person.rich = YES;
person.handsome = NO;

NSLog(@"tall: %d ; rich: %d ; handsome: %d",person.isTall,person.isRich,person.isHandsome); 
// tall: -1 ; rich: -1 ; handsome: 0

BOOL isTall = person.isTall; // 255
```
解决方式为：
```
- (BOOL)isTall{
    return !!_tallRichHandsome.tall; // 取值的时候，2次取反即可
} 
```

4. 用 union 共用体优化

因为共用体内共用同一块内存，所以 bits 和 struct 结构体共用他们最大的内存：1个字节；实际上和 "2. 以位运算的方式优化" 是一样的

@interface Person(){
    union { // 共用体
        char bits;
        struct { // 增加可读性，无任何作用，删除也不影响结果
            char tall : 1;
            char rich : 1;
            char handsome : 1;
        };
    } _tallRichHandsome;
}
@end

@implementation Person
- (void)setTall:(BOOL)tall{
    if (tall) {
        _tallRichHandsome.bits |= TallMask;
    } else {
        _tallRichHandsome.bits &= ~TallMask;
    }
}
- (void)setRich:(BOOL)rich{
    // 同setTall方法...
}
- (void)setHandsome:(BOOL)handsome{
    // 同setTall方法...
}
- (BOOL)isTall{
    return !!(_tallRichHandsome.bits & TallMask);
}
- (BOOL)isRich{
    return !!(_tallRichHandsome.bits & RichMask);
}
- (BOOL)isHandsome{
    return !!(_tallRichHandsome.bits & HandsomeMask);
}
@end

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1. 普通的Person对象

2. 以位运算的方式优化

3. 利用结构体继续优化 (位域)

4. 用 union 共用体 优化

4. 用 union 共用体优化