本文的主要目的是分析 類 & 類的結(jié)構(gòu)，整篇都是圍繞一個類展開的一些探索
1.類的分析之Class isa和Class superclass ---> isa走向和繼承關(guān)系鏈
類的分析 主要是分析 isa的走向 以及 類之間的繼承關(guān)系，注意對象之間沒有繼承關(guān)系哦
分析類之前提出幾個問題
1.Class到底是什么？Class與類之間的關(guān)系？
2.對象的isa和類的isa之間的區(qū)別？分別存儲的是什么值?
3.對象方法存儲在類中，那類方法存儲在哪里呢？如果一直有相應(yīng)的類來存儲那么盡頭在哪里呢？
4.isa與supperClass是什么關(guān)系? isa到底有哪些作用?
5.類在內(nèi)存中到底存在幾份？
類的底層定義，runtime.h里早期類的定義，現(xiàn)在已經(jīng)棄用
struct objc_class {
Class _Nonnull isa OBJC_ISA_AVAILABILITY; // isa
#if !__OBJC2__
Class _Nullable super_class OBJC2_UNAVAILABLE; // super_class 父類指針
const char * _Nonnull name OBJC2_UNAVAILABLE;
long version OBJC2_UNAVAILABLE;
long info OBJC2_UNAVAILABLE;
long instance_size OBJC2_UNAVAILABLE;
struct objc_ivar_list * _Nullable ivars OBJC2_UNAVAILABLE; //成員變量列表
struct objc_method_list * _Nullable * _Nullable methodLists OBJC2_UNAVAILABLE;//方法列表
struct objc_cache * _Nonnull cache OBJC2_UNAVAILABLE; //緩存
struct objc_protocol_list * _Nullable protocols OBJC2_UNAVAILABLE;//協(xié)議列表
#endif
} OBJC2_UNAVAILABLE;
/* Use `Class` instead of `struct objc_class *` */
objc_object的部分代碼
/// Represents an instance of a class.
struct objc_object {
Class _Nonnull isa OBJC_ISA_AVAILABILITY;
};
struct objc_object {
private:
isa_t isa;
public:
// ISA() assumes this is NOT a tagged pointer object
Class ISA(bool authenticated = false);
// rawISA() assumes this is NOT a tagged pointer object or a non pointer ISA
Class rawISA();
// getIsa() allows this to be a tagged pointer object
Class getIsa();
uintptr_t isaBits() const;
bool hasNonpointerIsa();
bool isTaggedPointer();
bool isTaggedPointerOrNil();
bool isBasicTaggedPointer();
bool isExtTaggedPointer();
bool isClass();
// object may have associated objects?
bool hasAssociatedObjects();
void setHasAssociatedObjects();
// object may be weakly referenced?
bool isWeaklyReferenced();
void setWeaklyReferenced_nolock();
// object may have -.cxx_destruct implementation?
bool hasCxxDtor();
// Optimized calls to retain/release methods
id retain();
void release();
id autorelease();
// Implementations of retain/release methods
id rootRetain();
bool rootRelease();
id rootAutorelease();
bool rootTryRetain();
bool rootReleaseShouldDealloc();
uintptr_t rootRetainCount();
// Implementation of dealloc methods
bool rootIsDeallocating();
void clearDeallocating();
void rootDealloc();
};
類的新的定義，部分代碼， objc-runtime-new.h文件里面
struct objc_class : objc_object {
// Class ISA; // isa 繼承自objc_object
Class superclass; //父類指針
cache_t cache; // formerly cache pointer and vtable //緩存
class_data_bits_t bits; // class_rw_t * plus custom rr/alloc flags // 存儲類信息(協(xié)議、方法、成員變量、屬性)
class_rw_t *data() const {
return bits.data();
}
void setData(class_rw_t *newData) {
bits.setData(newData);
}
}
Class id宏定義
typedef struct objc_class *Class;
typedef struct objc_object *id;
總結(jié)：
1.Class是objc_class 是類，類來自于底層objc_class結(jié)構(gòu)體
2.id是objc_object是對象，即對象來自于objc_object結(jié)構(gòu)體
3.objc_class : objc_object，objc_class繼承自objc_object結(jié)構(gòu)體，objc_class的isa繼承自objc_object，所以，類和對象都有Class isa指針
4.類有superclass有繼承關(guān)系，對象沒有superclass沒有繼承關(guān)系
5.本篇博客研究類的 isa、superclass、bits三個成員變量，很有規(guī)律性，各個源碼版本略有差異
1.準備工作
main.m里自定義類CJLPerson，代碼如下
// 協(xié)議 protocol
@protocol CJLPersonDelegate <NSObject>
//實例方法
- (void)sendDataToController:(NSMutableArray *)dataArray;
// 類方法
+ (void)sendString:(NSString *)string;
// 可選實例方法
@optional
- (void)showKeyboard;
// 可選類方法
@optional
+ (void)closeKeyboard;
@end
@interface CJLPerson : NSObject <CJLPersonDelegate> {
// 成員變量
NSString * hobby;
NSString * sex;
}
// 屬性
@property (nonatomic, copy) NSString * cjl_name;
@property (nonatomic, copy) NSString * number;
// 實例方法
- (void)sayHello:(NSString *)hello;
- (void)sayWorld;
// 類方法
+ (void)sayBye;
+ (void)sayLove;
@end
@implementation CJLPerson
- (void)sayHello:(NSString *)hello {
}
- (void)sayWorld {
}
+ (void)sayBye {
}
+ (void)sayLove {
}
- (void)sendDataToController:(NSMutableArray *)dataArray {
}
- (void)showKeyboard {
}
+ (void)sendString:(NSString *)string {
}
調(diào)用方式
int main(int argc, char * argv[]) {
NSString * appDelegateClassName;
@autoreleasepool {
// Setup code that might create autoreleased objects goes here.
appDelegateClassName = NSStringFromClass([AppDelegate class]);
CJLPerson * person = [[CJLPerson alloc] init];
NSLog(@"person == %@", person);
}
return UIApplicationMain(argc, argv, nil, appDelegateClassName);
}
@end
2.元類
首先，我們先通過一個案例的lldb調(diào)試先引入元類，對象的isa指向類，類的isa指向的就是元類
通過斷點調(diào)試，lldb輸出如下，相信說明見注釋
我們由前面的內(nèi)容知道對象的內(nèi)存地址是第一個8字節(jié)是isa的值，其他后面的都是對應(yīng)屬性的值，假設(shè)都是NSString類型的屬性，都是8字節(jié)，對象內(nèi)存示意圖如下
對象的內(nèi)存地址和內(nèi)存分布
{
0x0100000104c01418 ：Class isa 值 第一個8字節(jié)
0x0100000104c01420 ：name 值 第二個8字節(jié)
0x0100000104c01428：height 值 第三個8字節(jié)
0x0100000104c01430：weight 值 第四個8字節(jié)
0x0100000104c01438：XXX 值 依次類推
}
類的源碼結(jié)構(gòu)
struct objc_class : objc_object {
Class ISA; // Class 類型 8字節(jié) 繼承自objc_object， 第一8字節(jié)是isa
Class superclass; // Class 類型 8字節(jié)， 第二8字節(jié)是superclass也就是父類
cache_t cache; // 16字節(jié)
class_data_bits_t bits; //
...
}
以上可知
1.對象的第一個8字節(jié)是isa，
2.類的第一個8字節(jié)是isa
3.類的第二個8字節(jié)是supperclass，也就是父類
4.對象沒有supperclass，也就是說對象沒有繼承關(guān)系，只有類有繼承關(guān)系
(lldb) x/4gx person
0x600003705e40: 0x0100000104c014d9 0x0000000000000000 //0x0100000104c014d9 對象的isa
0x600003705e50: 0x0000000000000000 0x0000000000000000
(lldb) p/x 0x0100000104c014d9 & 0x0000000ffffffff8ULL // 對象的isa &上ISA_MASK
(unsigned long long) $1 = 0x0000000104c014d8 //類的16進制數(shù)值
(lldb) po 0x0000000104c014d8 //打印類的16進制數(shù)值為CJLPerson
CJLPerson
(lldb) p/x CJLPerson.class //p/x直接打印類的16進制數(shù)值，可以看到與上面的一致
(Class) $3 = 0x0000000104c014d8 CJLPerson
(lldb) x/4gx 0x0000000104c014d8 //打印類的4段內(nèi)存
0x104c014d8: 0x0000000104c014b0 0x00000001c28fc628 //0x0000000104c014b0 類的isa
0x104c014e8: 0x0001600003705e60 0x0001802100000000
(lldb) p/x 0x0000000104c014b0 & 0x0000000ffffffff8ULL // 類的isa &上ISA_MASK
(unsigned long long) $4 = 0x0000000104c014b0// 類的isa &上ISA_MASK的值與沒有&上ISA_MASK完全一致
// 說明類的isa 8字節(jié)64位中除了33位類信息之外其他全部為0
(lldb) po 0x0000000104c014b0 // 打印類的isa指向輸出結(jié)果依然是CJLPerson
CJLPerson
//0x0000000104c014d8 CJLPerson，名字相同，16進制數(shù)值不同，很明顯是兩個類，對象isa指向的是類，CJLPerson類本身
//0x0000000104c014b0 CJLPerson，名字相同，16進制數(shù)值不同，很明顯是兩個類，類isa指向的是元類，
//CJLPerson的元類，只是名字相同而已，暫且標記為CJLPerson_Metal
// CJLPerson和CJLPerson的元類（CJLPerson_Metal）是兩個不同的概念
(lldb) x/4gx 0x0000000104c014b0 //打印CJLPerson的元類的4段內(nèi)存
0x104c014b0: 0x00000001c28fc600 0x00000001c28fc600
0x104c014c0: 0x0003600002258080 0x0002e03500000000
(lldb) po 0x00000001c28fc600 //輸出CJLPerson_Metal的isa指向NSObject，此NSObject是NSObject的元類
NSObject // 即NSObject_Metal與NSObject是兩個概念
(lldb) x/4gx 0x00000001c28fc600 // 繼續(xù)輸出NSObject_Metal的isa指向，依然指向自身
0x1c28fc600: 0x00000001c28fc600 0x00000001c28fc628
0x1c28fc610: 0x00036000022580c0 0x0003e03400000000
(lldb) x/4gx 0x00000001c28fc600 // 繼續(xù)輸出NSObject_Metal的isa指向，依然指向自身
0x1c28fc600: 0x00000001c28fc600 0x00000001c28fc628
0x1c28fc610: 0x00036000022580c0 0x0003e03400000000
(lldb) p/x NSObject.class //打印NSObject.class類本身
(Class) $7 = 0x00000001c28fc628 NSObject
(lldb)
//0x00000001c28fc628 NSObject
//0x00000001c28fc600 NSObject元類（NSObject_Metal）
// 這兩個是不同的概念，不同的類
define ISA_MASK 0x0000000ffffffff8ULL
根據(jù)調(diào)試過程，我們產(chǎn)生了一個疑問：為什么圖中的p/x 0x0100000104c014d9 & 0x0000000ffffffff8ULL與 p/x 0x0000000104c014b0 & 0x0000000ffffffff8ULL 中的類信息打印出來的類名都是CJLPerson，這兩個CJLPerson是什么關(guān)系呢？
0x0100000104c014d9 是person對象的isa指針地址，其&后得到的結(jié)果是 創(chuàng)建person的類CJLPerson
0x0000000104c014b0是CJLPerson類的isa的所存儲的指針地址，即 CJLPerson類的類的地址，在Apple中，我們簡稱CJLPerson類的類為元類
0x0100000104c014d9 & 0x0000000ffffffff8ULL = 0x0000000104c014d8(值或者是首地址不同) = CJLPerson，類名相同，這是CJLPerson類
0x0000000104c014b0 & 0x0000000ffffffff8ULL = 0x0000000104c014b0(值或者是首地址不同) = CJLPerson，類名相同，這是CJLPerson元類，暫且標記為CJLPerson _metaClass
CJLPerson類和CJLPerson _metaClass是兩個不同的類，且每個在內(nèi)存中只有一份，且內(nèi)存地址不同，
元類和類是兩個不同的概念，只是體現(xiàn)出來的類名字相同而已
所以，兩個打印都是CJLPerson的根本原因就是因為元類導(dǎo)致的
3.元類的說明
下面來解釋什么是元類，主要有以下幾點說明：
我們都知道 對象的isa 是指向類，類其實也是一個對象，可以稱為類對象，其isa指向蘋果定義的元類
元類是系統(tǒng)給的，其定義和創(chuàng)建都是由編譯器完成，在這個過程中，類的歸屬來自于元類
元類 是類對象 的類，每個類都有一個獨一無二的元類用來存儲 類方法的相關(guān)信息。
元類本身是沒有名稱的，由于與類相關(guān)聯(lián)，所以使用了同類名一樣的名稱
下面通過lldb命令來探索元類的走向，也就是isa的走位，如下圖所示，可以得出一個關(guān)系鏈：
對象isa ---> 類isa ---> 元類isa ---> NSobject（根元類） ---> NSobject（根元類）
person(對象) ---> CJLPerson(類) ---> CJLPerson _metaClass(CJLPerson元類) ---> NSobject_metaClass (NSobject根元類)--->NSobject_metaClass(根元類自身)
CJLPerson不是CJLPerson_metaClass(CJLPerson元類)，內(nèi)存地址不同，但是每一個只有一份
NSobject不是NSobject_metaClass(根元類)，內(nèi)存地址不同，但是每一個只有一份
4.isa走位圖
5.LLDB調(diào)試 isa走位圖
6.superclass指向
7.LLDB調(diào)試 superclass指向
8.蘋果官方的isa走位以及繼承關(guān)系圖
9.LLDB調(diào)試 CJLTeacher ---> CJLPerson ---> NSObject 三級繼承關(guān)系isa走位及superclass指向
新增類CJLTeacher繼承于CJLPerson， CJLPerson繼承于NSObject，調(diào)用如下
@interface CJLTeacher : CJLPerson
@end
@implementation CJLTeacher
@end
int main(int argc, char * argv[]) {
NSString * appDelegateClassName;
@autoreleasepool {
// Setup code that might create autoreleased objects goes here.
appDelegateClassName = NSStringFromClass([AppDelegate class]);
// ISA_MASK 0x0000000ffffffff8ULL
CJLTeacher * teacher = [[CJLTeacher alloc] init];
CJLPerson * person = [[CJLPerson alloc] init];
NSObject * obj = [[NSObject alloc] init];
NSLog(@"teacher == %@ person == %@ obj == %@", teacher, person, obj);
}
return UIApplicationMain(argc, argv, nil, appDelegateClassName);
}
LLDB調(diào)試，完美驗證iOS系統(tǒng)的isa走位及繼承關(guān)系圖
10. clang 編譯位cpp文件 查看isa 和 superclass指向
CJLTeacher以及其元類isa和superclass指向
CJLPerson以及其元類isa和superclass指向
NSObject根元類被編譯成OBJC_METACLASS_$_NSObject
CJLPerson元類被編譯成OBJC_METACLASS_$_CJLPerson
CJLTeacher元類被編譯成OBJC_METACLASS_$_CJLTeacher
NSObject被編譯成OBJC_CLASS_$_NSObject
CJLPerson被編譯成OBJC_CLASS_$_CJLPerson
static void OBJC_CLASS_SETUP_$_CJLTeacher(void ) {
OBJC_METACLASS_$_CJLTeacher.isa = &OBJC_METACLASS_$_NSObject;
OBJC_METACLASS_$_CJLTeacher.superclass = &OBJC_METACLASS_$_CJLPerson;
OBJC_METACLASS_$_CJLTeacher.cache = &_objc_empty_cache;
OBJC_CLASS_$_CJLTeacher.isa = &OBJC_METACLASS_$_CJLTeacher;
OBJC_CLASS_$_CJLTeacher.superclass = &OBJC_CLASS_$_CJLPerson;
OBJC_CLASS_$_CJLTeacher.cache = &_objc_empty_cache;
}
static void OBJC_CLASS_SETUP_$_CJLPerson(void ) {
OBJC_METACLASS_$_CJLPerson.isa = &OBJC_METACLASS_$_NSObject;
OBJC_METACLASS_$_CJLPerson.superclass = &OBJC_METACLASS_$_NSObject;
OBJC_METACLASS_$_CJLPerson.cache = &_objc_empty_cache;
OBJC_CLASS_$_CJLPerson.isa = &OBJC_METACLASS_$_CJLPerson;
OBJC_CLASS_$_CJLPerson.superclass = &OBJC_CLASS_$_NSObject;
OBJC_CLASS_$_CJLPerson.cache = &_objc_empty_cache;
}
2.類的分析之類信息存儲 ---> bits( class_data_bits_t 結(jié)構(gòu)體類 )
以上研究了類的isa走勢圖和superclass繼承關(guān)系圖，那么類的其他信息比如方法、協(xié)議、屬性、成員變量存在什么地方呢？
cache_t cache 是方法緩存
很明顯類的相關(guān)信息是存在class_data_bits_t bits這個結(jié)構(gòu)體成員變量里面的
下面探索 bits里面怎么存儲了方法、協(xié)議、屬性、成員變量等信息的，各個需要用到的結(jié)構(gòu)體的部分代碼如下，精簡便于理解，不同版本略有差異，但是流程是一樣的
1.objc_class 類結(jié)構(gòu)體部分代碼
struct objc_class : objc_object {
// Class ISA; // --> 繼承自objc_object --> 8字節(jié)
Class superclass; // --> superclass 父類指針--> 8字節(jié)
cache_t cache; // 方法緩存 formerly cache pointer and vtable --> 16字節(jié)
class_data_bits_t bits; // 類信息存儲 class_rw_t * plus custom rr/alloc flags
class_rw_t *data() const {
return bits.data();
}
}
-
class_data_bits_t結(jié)構(gòu)體部分代碼
struct class_data_bits_t {
// Values are the FAST_ flags above.
uintptr_t bits;
public:
class_rw_t* data() const {
return (class_rw_t *)(bits & FAST_DATA_MASK);
}
};
-
class_rw_t結(jié)構(gòu)體部分代碼
struct class_rw_t {
public:
const class_ro_t *ro() const { //ro() ---> 獲取存儲成員變量的相關(guān)結(jié)構(gòu)體 ---> class_ro_t
auto v = get_ro_or_rwe(); // class_ro_t ---> 獲取成員變量方法列表
if (slowpath(v.is<class_rw_ext_t *>())) {
return v.get<class_rw_ext_t *>(&ro_or_rw_ext)->ro;
}
return v.get<const class_ro_t *>(&ro_or_rw_ext);
}
const method_array_t methods() const { //methods()函數(shù) ---> 獲取方法列表
auto v = get_ro_or_rwe();
if (v.is<class_rw_ext_t *>()) {
return v.get<class_rw_ext_t *>(&ro_or_rw_ext)->methods;
} else {
return method_array_t{v.get<const class_ro_t *>(&ro_or_rw_ext)->baseMethods()};
}
}
const property_array_t properties() const { //properties() ---> 獲取屬性列表
auto v = get_ro_or_rwe();
if (v.is<class_rw_ext_t *>()) {
return v.get<class_rw_ext_t *>(&ro_or_rw_ext)->properties;
} else {
return property_array_t{v.get<const class_ro_t *>(&ro_or_rw_ext)->baseProperties};
}
}
const protocol_array_t protocols() const { //獲取協(xié)議列表
auto v = get_ro_or_rwe();
if (v.is<class_rw_ext_t *>()) {
return v.get<class_rw_ext_t *>(&ro_or_rw_ext)->protocols;
} else {
return protocol_array_t{v.get<const class_ro_t *>(&ro_or_rw_ext)->baseProtocols};
}
}
};
-
method_t結(jié)構(gòu)體部分代碼
struct method_t {
struct big { // method_t 內(nèi)部又重新定義了一個 struct big 三個成員變量 SEL---types---IMP //同 method_t
SEL name;
const char *types;
MethodListIMP imp; // using MethodListIMP = IMP;
};
public:
big &big() const {
ASSERT(!isSmall());
return *(struct big *)this;
}
SEL name() const { // name() ---> 獲取SEL
if (isSmall()) {
return (small().inSharedCache()
? (SEL)small().name.get()
: *(SEL *)small().name.get());
} else {
return big().name;
}
}
const char *types() const { // types() ---> 獲取方法簽名
return isSmall() ? small().types.get() : big().types;
}
IMP imp(bool needsLock) const { // imp(1) ---> 獲取IMP
if (isSmall()) {
IMP imp = remappedImp(needsLock);
if (!imp)
imp = ptrauth_sign_unauthenticated(small().imp.get(),
ptrauth_key_function_pointer, 0);
return imp;
}
return big().imp;
}
};
-
property_t結(jié)構(gòu)體全部
struct property_t {
const char *name; // 名稱
const char *attributes; // 特性
};
-
class_ro_t結(jié)構(gòu)體部分代碼
struct class_ro_t {
const ivar_list_t * ivars; // 成員變量列表
}
-
ivar_t結(jié)構(gòu)體部分代碼
struct ivar_t {
const char *name; //成員變量名稱
const char *type; // 成員變量類型
};
8.protocol_t : objc_object結(jié)構(gòu)體部分代碼，繼承自objc_object
struct protocol_t : objc_object {
const char *mangledName; // 協(xié)議名稱
struct protocol_list_t *protocols;
method_list_t *instanceMethods; // 實例方法列表
method_list_t *classMethods; // 類方法列表
method_list_t *optionalInstanceMethods;// 可選實例方法列表
method_list_t *optionalClassMethods;// 可選類方法列表
property_list_t *instanceProperties;
uint32_t size; // sizeof(protocol_t)
uint32_t flags;
};
核心思路 :
對應(yīng)的結(jié)構(gòu)體---> 函數(shù)(解析內(nèi)存結(jié)構(gòu)) ---> 獲取到其他結(jié)構(gòu)體 ---> 函數(shù)(解析內(nèi)存結(jié)構(gòu)) ---> 需要的結(jié)構(gòu)體 ---> 函數(shù)
10.實例方法method獲取流程
結(jié)構(gòu)體流程
objc_class(類) ---> class_data_bits_t ---> class_rw_t --->method_t
函數(shù)流程
data() ---> methods()---> name() ---> 獲取SEL
data() ---> methods()---> types() ---> 獲取types 函數(shù)簽名
data() ---> methods()---> imp(1) ---> 獲取IMP
整體流程
objc_class(類) ---> class_data_bits_t ---> data() ---> class_rw_t ---> methods() ---> method_t
method_t ---> name() --->SEL
method_t ---> types() ---> 方法簽名
method_t --- >imp(1) ---> IMP
11.類方法method獲取流程
結(jié)構(gòu)體流程
objc_class(元類) ---> class_data_bits_t ---> class_rw_t --->method_t
函數(shù)流程
data() ---> methods()---> name() ---> 獲取SEL
data() ---> methods()---> types() ---> 獲取types 函數(shù)簽名
data() ---> methods()---> imp(1) ---> 獲取IMP
整體流程
objc_class(元類) ---> class_data_bits_t ---> data() ---> class_rw_t ---> methods() ---> method_t
method_t ---> name() --->SEL
method_t ---> types() ---> 方法簽名
method_t --- >imp(1) ---> IMP
12.屬性property獲取流程
結(jié)構(gòu)體流程
objc_class(類) ---> class_data_bits_t ---> class_rw_t --->property_t
函數(shù)流程
data() ---> properties()---> name ---> 獲取屬性名稱
data() ---> properties()---> attributes ---> 獲取屬性特性attributes
整體流程
objc_class(類) ---> class_data_bits_t ---> data() ---> class_rw_t ---> properties() ---> property_t
property_t ---> name ---> 獲取屬性名稱
property_t ---> attributes ---> 獲取屬性特性attributes
13.成員變量ivar獲取流程
結(jié)構(gòu)體流程
objc_class(類) ---> class_data_bits_t ---> class_rw_t --->class_ro_t ---> ivar_t
函數(shù)流程
data() ---> ro()---> ivars ---> name 獲取屬性名稱
data() ---> ro()---> ivars ---> type 獲取屬性類型
整體流程
objc_class(類) ---> class_data_bits_t ---> data() ---> class_rw_t --->ro() ---> class_ro_t ---> ivar_t
ivars ---> name 獲取屬性名稱
ivar_t ---> type ---> 獲取屬性類型
14.協(xié)議protocol獲取流程
結(jié)構(gòu)體流程
objc_class(類) ---> class_data_bits_t ---> class_rw_t --->protocol_t(對象) ---> method_t
函數(shù)流程
data() ---> protocols()---> instanceMethods ---> 獲取實例方法列表
instanceMethods ---> name() --->SEL
instanceMethods ---> types() --->方法簽名
instanceMethods ---> imp(1) --->IMP
同上
data() ---> protocols()---> classMethods ---> 獲取類方法列表
data() ---> protocols()---> optionalInstanceMethods ---> 獲取獲取可選實例方法
data() ---> protocols()---> optionalClassMethods ---> 獲取獲取可選類方法
整體流程
objc_class(類) ---> class_data_bits_t ---> data() ---> class_rw_t ---> protocols() ---> protocol_t(對象) ---> instanceMethods
instanceMethods ---> name() --->SEL
instanceMethods ---> types() --->方法簽名
instanceMethods ---> imp(1) --->IMP
15.LLDB調(diào)試實例方法method解析
16.LLDB調(diào)試類方法method解析
17.LLDB調(diào)試屬性property解析
18.LLDB調(diào)試成員變量ivar解析
19.LLDB調(diào)試協(xié)議protocol解析
20.LLDB調(diào)試-實例方法instanceMethod調(diào)試過程
KCObjcBuild was compiled with optimization - stepping may behave oddly; variables may not be available.
(lldb) p/x CJLPerson.class
(Class) $0 = 0x00000001000081c0 CJLPerson
(lldb) p (class_data_bits_t *) 0x00000001000081e0
(class_data_bits_t *) $1 = 0x00000001000081e0
(lldb) p $1->data()
(class_rw_t *) $2 = 0x0000000101119d10
(lldb) p $2->methods()
(const method_array_t) $3 = {
list_array_tt<method_t, method_list_t, method_list_t_authed_ptr> = {
= {
list = {
ptr = 0x0000000100003ea0
}
arrayAndFlag = 4294983328
}
}
}
(lldb) p $3.list
(const method_list_t_authed_ptr<method_list_t>) $4 = {
ptr = 0x0000000100003ea0
}
(lldb) p $4.ptr
(method_list_t *const) $5 = 0x0000000100003ea0
(lldb) p *$5
(method_list_t) $6 = {
entsize_list_tt<method_t, method_list_t, 4294901763, method_t::pointer_modifier> = (entsizeAndFlags = 2147483660, count = 5)
}
(lldb) p $6.get(0).name()
(SEL) $7 = "sayHello:"
(lldb) p $6.get(0).types()
(const char *) $8 = 0x0000000100003f7a "v24@0:8@16"
(lldb) p $6.get(0).imp(1)
(IMP) $9 = 0x0000000100003be0 (KCObjcBuild`-[CJLPerson sayHello:] at main.m:34)
(lldb) p $6.get(1).name()
(SEL) $10 = "sayWorld"
(lldb) p $6.get(1).types()
(const char *) $11 = 0x0000000100003f66 "v16@0:8"
(lldb) p $6.get(1).imp(1)
(IMP) $12 = 0x0000000100003c1c (KCObjcBuild`-[CJLPerson sayWorld] at main.m:38)
(lldb) p $6.get(2).name()
(SEL) $13 = "cjl_name"
(lldb) p $6.get(2).types()
(const char *) $14 = 0x0000000100003f85 "@16@0:8"
(lldb) p $6.get(2).imp(1)
(IMP) $15 = 0x0000000100003c30 (KCObjcBuild`-[CJLPerson cjl_name] at main.m:24)
(lldb) p $6.get(3).name()
(SEL) $16 = "setCjl_name:"
(lldb) p $6.get(3).types()
(const char *) $17 = 0x0000000100003f7a "v24@0:8@16"
(lldb) p $6.get(3).imp(1)
(IMP) $18 = 0x0000000100003c54 (KCObjcBuild`-[CJLPerson setCjl_name:] at main.m:24)
(lldb) p $6.get(4).name()
(SEL) $19 = ".cxx_destruct"
(lldb) p $6.get(5).name()
Assertion failed: (i < count), function get, file /Users/objc M1和因特爾芯片源碼/objc源碼/M1芯片mac/objc4-818.2/runtime/objc-runtime-new.h, line 624.
error: Execution was interrupted, reason: signal SIGABRT.
The process has been returned to the state before expression evaluation.
(lldb)
LLDB調(diào)試-類方法classMethod調(diào)試過程
KCObjcBuild was compiled with optimization - stepping may behave oddly; variables may not be available.
(lldb) p/x CJLPerson.class
(Class) $0 = 0x0000000100008200 CJLPerson
(lldb) x/2gx 0x0000000100008200
0x100008200: 0x00000001000081d8 0x0000000100379140
(lldb) po 0x00000001000081d8
CJLPerson
(lldb) p (class_data_bits_t *) 0x00000001000081f8
(class_data_bits_t *) $2 = 0x00000001000081f8
(lldb) p $2->data()
(class_rw_t *) $3 = 0x0000000101029b40
(lldb) p $3->methods()
(const method_array_t) $4 = {
list_array_tt<method_t, method_list_t, method_list_t_authed_ptr> = {
= {
list = {
ptr = 0x0000000100003e28
}
arrayAndFlag = 4294983208
}
}
}
(lldb) p $4.list
(const method_list_t_authed_ptr<method_list_t>) $5 = {
ptr = 0x0000000100003e28
}
(lldb) p $5.ptr
(method_list_t *const) $6 = 0x0000000100003e28
(lldb) p *$6
(method_list_t) $7 = {
entsize_list_tt<method_t, method_list_t, 4294901763, method_t::pointer_modifier> = (entsizeAndFlags = 2147483660, count = 2)
}
(lldb) p $7.get(0).name()
(SEL) $8 = "sayBye"
(lldb) p $7.get(0).types()
(const char *) $9 = 0x0000000100003f5a "v16@0:8"
(lldb) p $7.get(0).imp(1)
(IMP) $10 = 0x0000000100003adc (KCObjcBuild`+[CJLPerson sayBye] at main.m:42)
(lldb) p $7.get(1).name()
(SEL) $11 = "sayLove"
(lldb) p $7.get(1).types()
(const char *) $12 = 0x0000000100003f5a "v16@0:8"
(lldb) p $7.get(1).imp(1)
(IMP) $13 = 0x0000000100003af0 (KCObjcBuild`+[CJLPerson sayLove] at main.m:46)
(lldb) p $7.get(2).name()
Assertion failed: (i < count), function get, file /Users/objc M1和因特爾芯片源碼/objc源碼/M1芯片mac/objc4-818.2/runtime/objc-runtime-new.h, line 624.
error: Execution was interrupted, reason: signal SIGABRT.
The process has been returned to the state before expression evaluation.
(lldb)
LLDB調(diào)試-屬性property調(diào)試過程
KCObjcBuild was compiled with optimization - stepping may behave oddly; variables may not be available.
(lldb) p/x CJLPerson.class
(Class) $0 = 0x0000000100008208 CJLPerson
(lldb) p (class_data_bits_t *) 0x0000000100008228
(class_data_bits_t *) $1 = 0x0000000100008228
(lldb) p $1->data()
(class_rw_t *) $2 = 0x00000001008570f0
(lldb) p $2->properties()
(const property_array_t) $3 = {
list_array_tt<property_t, property_list_t, RawPtr> = {
= {
list = {
ptr = 0x0000000100008158
}
arrayAndFlag = 4295000408
}
}
}
(lldb) p $3.list
(const RawPtr<property_list_t>) $4 = {
ptr = 0x0000000100008158
}
(lldb) p $4.ptr
(property_list_t *const) $5 = 0x0000000100008158
(lldb) p *$5
(property_list_t) $6 = {
entsize_list_tt<property_t, property_list_t, 0, PointerModifierNop> = (entsizeAndFlags = 16, count = 2)
}
(lldb) p $6.get(0).name
(const char *) $7 = 0x0000000100003f1c "cjl_name"
(lldb) p $6.get(0).attributes
(const char *) $8 = 0x0000000100003eb7 "T@\"NSString\",C,N,V_cjl_name"
(lldb) p $6.get(1).name
(const char *) $9 = 0x0000000100003f32 "number"
(lldb) p $6.get(1).attributes
(const char *) $10 = 0x0000000100003ed3 "T@\"NSString\",C,N,V_number"
(lldb) p $6.get(2).name
Assertion failed: (i < count), function get, file /Users/objc M1和因特爾芯片源碼/objc源碼/M1芯片mac/objc4-818.2/runtime/objc-runtime-new.h, line 624.
error: Execution was interrupted, reason: signal SIGABRT.
The process has been returned to the state before expression evaluation.
(lldb)
LLDB調(diào)試-成員變量ivar調(diào)試過程
KCObjcBuild was compiled with optimization - stepping may behave oddly; variables may not be available.
(lldb) p/x CJLPerson.class
(Class) $0 = 0x0000000100008200 CJLPerson
(lldb) p (class_data_bits_t *) 0x0000000100008220
(class_data_bits_t *) $1 = 0x0000000100008220
(lldb) p $1->data()
(class_rw_t *) $2 = 0x0000000105137810
(lldb) p $2->ro()
(const class_ro_t *) $3 = 0x0000000100008080
(lldb) p $3->ivars
(const ivar_list_t *const) $4 = 0x00000001000080c8
(lldb) p *$4
(const ivar_list_t) $5 = {
entsize_list_tt<ivar_t, ivar_list_t, 0, PointerModifierNop> = (entsizeAndFlags = 32, count = 4)
}
(lldb) p $5.get(0).name
(const char *) $6 = 0x0000000100003ef5 "hobby"
(lldb) p $5.get(0).type
(const char *) $7 = 0x0000000100003f62 "@\"NSString\""
(lldb) p $5.get(1).name
(const char *) $8 = 0x0000000100003efb "sex"
(lldb) p $5.get(1).type
(const char *) $9 = 0x0000000100003f62 "@\"NSString\""
(lldb) p $5.get(2).name
(const char *) $10 = 0x0000000100003eff "_cjl_name"
(lldb) p $5.get(2).type
(const char *) $11 = 0x0000000100003f62 "@\"NSString\""
(lldb) p $5.get(3).name
(const char *) $12 = 0x0000000100003f09 "_number"
(lldb) p $5.get(3).type
(const char *) $13 = 0x0000000100003f62 "@\"NSString\""
(lldb) p $5.get(4).name
Assertion failed: (i < count), function get, file /Users/objc M1和因特爾芯片源碼/objc源碼/M1芯片mac/objc4-818.2/runtime/objc-runtime-new.h, line 624.
error: Execution was interrupted, reason: signal SIGABRT.
The process has been returned to the state before expression evaluation.
(lldb)
LLDB調(diào)試-協(xié)議protocol調(diào)試過程
KCObjcBuild was compiled with optimization - stepping may behave oddly; variables may not be available.
(lldb) p/x CJLPerson.class
(Class) $0 = 0x0000000100008600 CJLPerson
(lldb) p (class_data_bits_t *) 0x0000000100008620
(class_data_bits_t *) $1 = 0x0000000100008620
(lldb) p $1->data()
(class_rw_t *) $2 = 0x0000000100957f50
(lldb) p $2->protocols()
(const protocol_array_t) $3 = {
list_array_tt<unsigned long, protocol_list_t, RawPtr> = {
= {
list = {
ptr = 0x0000000100008410
}
arrayAndFlag = 4295001104
}
}
}
(lldb) p $3.list
(const RawPtr<protocol_list_t>) $4 = {
ptr = 0x0000000100008410
}
(lldb) p $4.ptr
(protocol_list_t *const) $5 = 0x0000000100008410
(lldb) p *$5
(protocol_list_t) $6 = (count = 1, list = protocol_ref_t [] @ 0x000000012921a7c8)
(lldb) p $6.list[0]
(protocol_ref_t) $7 = 4295001744
(lldb) p (protocol_t *)$7
(protocol_t *) $8 = 0x0000000100008690
(lldb) p *$8
(protocol_t) $9 = {
objc_object = {
isa = {
bits = 4298608840
cls = Protocol
= {
nonpointer = 0
has_assoc = 0
has_cxx_dtor = 0
shiftcls = 537326105
magic = 0
weakly_referenced = 0
unused = 0
has_sidetable_rc = 0
extra_rc = 0
}
}
}
mangledName = 0x0000000100003c4d "CJLPersonDelegate"
protocols = 0x0000000100008310
instanceMethods = 0x0000000100008328
classMethods = 0x0000000100008348
optionalInstanceMethods = 0x0000000100008368
optionalClassMethods = 0x0000000100008388
instanceProperties = nil
size = 96
flags = 0
_extendedMethodTypes = 0x00000001000083a8
_demangledName = 0x0000000000000000
_classProperties = nil
}
(lldb) p/x 4298608840
(long) $10 = 0x00000001003790c8
(lldb) p/x 0x00000001003790c8 & 0x0000000ffffffff8ULL
(unsigned long long) $11 = 0x00000001003790c8
(lldb) po 0x00000001003790c8
Protocol
(lldb) p $9.instanceMethods
(method_list_t *) $13 = 0x0000000100008328
(lldb) p *$13
(method_list_t) $14 = {
entsize_list_tt<method_t, method_list_t, 4294901763, method_t::pointer_modifier> = (entsizeAndFlags = 24, count = 1)
}
(lldb) p $14.get(0).name()
(SEL) $15 = "sendDataToController:"
(lldb) p $14.get(0).types()
(const char *) $16 = 0x0000000100003d50 "v24@0:8@16"
(lldb) p $14.get(0).imp(1)
(IMP) $17 = 0x0000000000000000
(lldb) p $9.classMethods
(method_list_t *) $18 = 0x0000000100008348
(lldb) p *$18
(method_list_t) $19 = {
entsize_list_tt<method_t, method_list_t, 4294901763, method_t::pointer_modifier> = (entsizeAndFlags = 24, count = 1)
}
(lldb) p $19.get(0).name()
(SEL) $20 = "sendString:"
(lldb) p $19.get(0).types()
(const char *) $21 = 0x0000000100003d50 "v24@0:8@16"
(lldb) p $19.get(0).imp(1)
(IMP) $22 = 0x0000000000000000
(lldb) p $9.optionalInstanceMethods
(method_list_t *) $23 = 0x0000000100008368
(lldb) p *$23
(method_list_t) $24 = {
entsize_list_tt<method_t, method_list_t, 4294901763, method_t::pointer_modifier> = (entsizeAndFlags = 24, count = 1)
}
(lldb) p $24.get(0).name()
(SEL) $25 = "showKeyboard"
(lldb) p $24.get(0).types()
(const char *) $26 = 0x0000000100003d48 "v16@0:8"
(lldb) p $24.get(0).imp(1)
(IMP) $27 = 0x0000000000000000
(lldb) p $9.optionalClassMethods
(method_list_t *) $28 = 0x0000000100008388
(lldb) p *$28
(method_list_t) $29 = {
entsize_list_tt<method_t, method_list_t, 4294901763, method_t::pointer_modifier> = (entsizeAndFlags = 24, count = 1)
}
(lldb) p $29.get(0).name()
(SEL) $30 = "closeKeyboard"
(lldb) p $29.get(0).types()
(const char *) $31 = 0x0000000100003d48 "v16@0:8"
(lldb) p $29.get(0).imp(1)
(IMP) $32 = 0x0000000000000000
(lldb)
bits存儲類信息的共同點
無論方法、屬性、協(xié)議、成員變量都放在了對應(yīng)結(jié)構(gòu)體的數(shù)組里，method_list_t、property_list_t、ivar_list_t、protocol_list_t，說明這些是有序而且是值為真
LLDB調(diào)試獲取xxxx_list_t里面的元素方式是p $5.get(0) p $5.get(1) ... p $5.get(N)，get(index)下標取法（圓括號+下標）
那么接下來objc_class里面非常重要的cache是不是也是這樣的存儲方式呢？
(method_list_t) $6 = {
entsize_list_tt<method_t, method_list_t, 4294901763, method_t::pointer_modifier> = (entsizeAndFlags = 2147483660, count = 5)
}
(property_list_t) $6 = {
entsize_list_tt<property_t, property_list_t, 0, PointerModifierNop> = (entsizeAndFlags = 16, count = 2)
}
(const ivar_list_t) $5 = {
entsize_list_tt<ivar_t, ivar_list_t, 0, PointerModifierNop> = (entsizeAndFlags = 32, count = 4)
}
(protocol_list_t) $6 = (count = 1, list = protocol_ref_t [] @ 0x000000012921a7c8)
3.isa、superclass、bits總結(jié)
** objc_class、objc_objcet、Class**
1.Class是objc_class 是類，類來自于底層objc_class結(jié)構(gòu)體
2.id是objc_object是對象，即對象來自于objc_object結(jié)構(gòu)體
3.objc_class : objc_object，objc_class繼承自objc_object結(jié)構(gòu)體，objc_class的isa繼承自objc_object，所以，類和對象都有Class isa指針
4.類有superclass有繼承關(guān)系，對象沒有superclass沒有繼承關(guān)系
元類
1.我們都知道 對象的isa 是指向類，類其實也是一個對象，可以稱為類對象，其isa指向蘋果定義的元類
2.元類是系統(tǒng)給的，其定義和創(chuàng)建都是由編譯器完成，在這個過程中，類的歸屬來自于元類
3.元類 是類對象 的類，每個類都有一個獨一無二的元類用來存儲 類方法的相關(guān)信息。
元類本身是沒有名稱的，由于與類相關(guān)聯(lián)，所以使用了同類名一樣的名稱，但是本質(zhì)和底層編譯的名稱是不一樣的
4.CJLPerson不是CJLPerson_metaClass(CJLPerson元類)，內(nèi)存地址不同，但是每一個只有一份
5.NSobject不是NSobject_metaClass(根元類)，內(nèi)存地址不同，但是每一個只有一份
** isa**
對象 ---> 類 ---> 元類 ---> NSobject（根元類） ---> NSobject（根元類）
superclass
1.只有類有繼承關(guān)系，對象沒有繼承關(guān)系
子類 ---> 父類 ---> ...---> NSObject ---> nil
子元類 --->父元類 ---> ...---> NSObject(根元類) ---> NSObject ---> nil
bits
1.實例方法在類里面，類方法在元類里面，類方法相當(dāng)于元類的實例方法，由于只有實例方法和類方法，所以，根元類里面是沒有方法列表的
2.成員變量列表里面有屬性，屬性列表里面沒有成員變量
3.實例方法列表包含屬性的setter和getter方法
4.實例對象來自于objc_object 結(jié)構(gòu)體
5.實例方法、類方法、協(xié)議、屬性、成員變量都存在對應(yīng)類或者元類的objc_class --->class_data_bits_t bits成員變量里面
6.協(xié)議是一個對象繼承自objc_object 結(jié)構(gòu)體，協(xié)議里面通過各種方法列表存儲協(xié)議方法
問題
1.Class到底是什么？Class與類之間的關(guān)系？
Class就是類，也是類的首地址-指針，存儲內(nèi)容是類名，類似于數(shù)組名和數(shù)組首地址
2.對象的isa和類的isa之間的區(qū)別？分別存儲的是什么值?
類的isa 64位中只在對應(yīng)的33位存儲類的首地址，對象的isa 64位中除了類信息還有其他信息，nonpointer = 0的話，對象isa只存儲類信息，但是多數(shù)對象是nonpointer = 1的
3.對象方法存儲在類中，那類方法存儲在哪里呢？如果一直有相應(yīng)的類來存儲那么盡頭在哪里呢？
對象方法存儲在類中，類方法存儲在元類中，由于只有類方法和類方法，所以，根元類里面是沒有方法列表的
4.isa與superclass是什么關(guān)系? isa到底有哪些作用?
isa與superclass都是Class類型的64位指針，都是存儲類的指針，沒有直接的關(guān)系，isa偏向于數(shù)據(jù)的操作邏輯屬于誰，即方法存儲在哪里，找到后去操作數(shù)據(jù)，superclass偏向于父類在哪里，即更高級的操作邏輯屬于誰，superclass是幫助isa在不同層級的父類中查找操作邏輯
5.類在內(nèi)存中到底存在幾份？
類在內(nèi)存中只有一份，類和元類雖然看著名字一樣，但是本質(zhì)是兩個獨立的類，內(nèi)存空間、底層編譯都是不同的
