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本篇主要是對小碼哥底層視頻學習的總結。方便日后復習。
上一篇《iOS底層原理-探尋OC對象本質》：http://www.lxweimin.com/p/e5e2e3747be7

本篇學習總結:

探尋Class的本質
代碼求證Class正確性

好了，帶著問題，我們一一開始閱讀吧 ??

一.探尋Class的本質

我們知道不管是類對象還是元類對象，類型都是Class類型，底層都是objc_class結構體的指針，我們今天就來探究一下這個結構體。

先上代碼

Class objectClass = [NSObject class];        
Class objectMetaClass = object_getClass([NSObject class]);

點擊Class可以看到如下結構：

typedef struct objc_class *Class;

繼續點擊objc_class可以看到如下結構：

struct objc_class {
    Class _Nonnull isa  OBJC_ISA_AVAILABILITY;

#if !__OBJC2__
    Class _Nullable super_class                              OBJC2_UNAVAILABLE;
    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;
    struct objc_method_list * _Nullable * _Nullable methodLists                    OBJC2_UNAVAILABLE;
    struct objc_cache * _Nonnull cache                       OBJC2_UNAVAILABLE;
    struct objc_protocol_list * _Nullable protocols          OBJC2_UNAVAILABLE;
#endif

} OBJC2_UNAVAILABLE;

這部分代碼經常看到，但是OBJC2_UNAVAILABLE說明代碼已經過時了，那么最新的struct objc_class結構體是什么樣的呢，我們還是通過下載objc源代碼找到。
我們下載這個版本的源碼：

源碼文件夾.png

然后打開工程，搜索typedef struct objc_class，查找結果如下：

搜索結果.png

隨便點擊一個搜索結果就可以，我們可以看到新的struct objc_class : objc_object的結構如下：

objc_object結構體部分信息.png

struct objc_class : objc_object這種寫法類似c++類寫法，里面有方法，成員變量，我們點擊objc_object，它的結構如下：

objc_object結構體部分信息.png

完整的類信息有點長，只截取有用的一部分信息吧，我們從這段代碼中看到了

objc_object的isa變量.png

我們猜測，凡是繼承struct objc_object的子結構體,應該都包含一個isa變量。
我們在上一篇已經總結了，類中有成員變量信息（ivar），類的屬性信息（property），類的方法列表信息（method /instance list），類的協議信息（protocol），但從objc_class中我們沒有看出這部分信息呢，別著急，我們點擊class_rw_t看一下，結構如下圖所示：

class_rw_t結構體信息.png

那成員變量信息呢，繼續點擊class_ro_t，結構如下圖所示：

class_ro_t結構體信息.png

到這里，基本上要看的數據信息都已經看完了，但是可能會有點蒙，我們用一張圖進行總結吧：

窺探struct objc_class結構.png

二.代碼求證Class正確性

用代碼求證系統封閉結構體內部信息時，我們直接獲取可能拿不到，這時候我們一般采用自定義一個具有類似成員變量的結構體，當我們強制轉化系統結構體為自定義結構體的時候，就能一一對應的賦值，此時，我們可以拿到自定義結構體內部的消息。
下面是仿照系統objc_class結構體，自定義的結構體，當然了這是小碼哥抽離好的，直接用可以，創建一個MJClassInfo.h文件

#import <Foundation/Foundation.h>

#ifndef MJClassInfo_h
#define MJClassInfo_h

# if __arm64__
#   define ISA_MASK        0x0000000ffffffff8ULL
# elif __x86_64__
#   define ISA_MASK        0x00007ffffffffff8ULL
# endif

#if __LP64__
typedef uint32_t mask_t;
#else
typedef uint16_t mask_t;
#endif
typedef uintptr_t cache_key_t;

struct bucket_t {
    cache_key_t _key;
    IMP _imp;
};

struct cache_t {
    bucket_t *_buckets;
    mask_t _mask;
    mask_t _occupied;
};

struct entsize_list_tt {
    uint32_t entsizeAndFlags;
    uint32_t count;
};

struct method_t {
    SEL name;
    const char *types;
    IMP imp;
};

struct method_list_t : entsize_list_tt {
    method_t first;
};

struct ivar_t {
    int32_t *offset;
    const char *name;
    const char *type;
    uint32_t alignment_raw;
    uint32_t size;
};

struct ivar_list_t : entsize_list_tt {
    ivar_t first;
};

struct property_t {
    const char *name;
    const char *attributes;
};

struct property_list_t : entsize_list_tt {
    property_t first;
};

struct chained_property_list {
    chained_property_list *next;
    uint32_t count;
    property_t list[0];
};

typedef uintptr_t protocol_ref_t;
struct protocol_list_t {
    uintptr_t count;
    protocol_ref_t list[0];
};

struct class_ro_t {
    uint32_t flags;
    uint32_t instanceStart;
    uint32_t instanceSize;  // instance對象占用的內存空間
#ifdef __LP64__
    uint32_t reserved;
#endif
    const uint8_t * ivarLayout;
    const char * name;  // 類名
    method_list_t * baseMethodList;
    protocol_list_t * baseProtocols;
    const ivar_list_t * ivars;  // 成員變量列表
    const uint8_t * weakIvarLayout;
    property_list_t *baseProperties;
};

struct class_rw_t {
    uint32_t flags;
    uint32_t version;
    const class_ro_t *ro;
    method_list_t * methods;    // 方法列表
    property_list_t *properties;    // 屬性列表
    const protocol_list_t * protocols;  // 協議列表
    Class firstSubclass;
    Class nextSiblingClass;
    char *demangledName;
};

#define FAST_DATA_MASK          0x00007ffffffffff8UL
struct class_data_bits_t {
    uintptr_t bits;
public:
    class_rw_t* data() {
        return (class_rw_t *)(bits & FAST_DATA_MASK);
    }
};

/* OC對象 */
struct mj_objc_object {
    void *isa;
};

/* 類對象 */
struct mj_objc_class : mj_objc_object {
    Class superclass;
    cache_t cache;
    class_data_bits_t bits;
public:
    class_rw_t* data() {
        return bits.data();
    }
    
    mj_objc_class* metaClass() {
        return (mj_objc_class *)((long long)isa & ISA_MASK);
    }
};

#endif /* MJClassInfo_h */

我們需要將main.m 文件后綴修改為main.mm（告訴編譯器兼容oc代碼跟c++代碼）.
我們在main.mm文件中寫好要強轉的代碼：

// objective-c++
#import <Foundation/Foundation.h>
#import <objc/runtime.h>
#import "MJClassInfo.h"

// MJPerson
@interface MJPerson : NSObject <NSCopying>
{
@public
    int _age;
}
@property (nonatomic, assign) int no;
- (void)personInstanceMethod;
+ (void)personClassMethod;
@end

@implementation MJPerson

- (void)test
{
    
}

- (void)personInstanceMethod
{
    
}
+ (void)personClassMethod
{
    
}
- (id)copyWithZone:(NSZone *)zone
{
    return nil;
}
@end

// MJStudent
@interface MJStudent : MJPerson <NSCoding>
{
@public
    int _weight;
}
@property (nonatomic, assign) int height;
- (void)studentInstanceMethod;
+ (void)studentClassMethod;
@end

@implementation MJStudent
- (void)test
{
    
}
- (void)studentInstanceMethod
{
    
}
+ (void)studentClassMethod
{
    
}
- (id)initWithCoder:(NSCoder *)aDecoder
{
    return nil;
}

- (void)encodeWithCoder:(NSCoder *)aCoder
{
    
}
@end


int main(int argc, const char * argv[]) {
    @autoreleasepool {
        MJStudent *stu = [[MJStudent alloc] init];
        stu->_weight = 10;
        Class objectClass = [NSObject class];
        Class objectMetaClass = object_getClass([NSObject class]);
        
        mj_objc_class *studentClass = (__bridge mj_objc_class *)([MJStudent class]);
        mj_objc_class *personClass = (__bridge mj_objc_class *)([MJPerson class]);
        
        class_rw_t *studentClassData = studentClass->data();
        class_rw_t *personClassData = personClass->data();
        
        class_rw_t *studentMetaClassData = studentClass->metaClass()->data();
        class_rw_t *personMetaClassData = personClass->metaClass()->data();

        NSLog(@"1111");
    }
    return 0;
}

最終工程中有兩個文件

結構體強轉文件.png

然后我們通過打斷點依次分析如下：
instance對象
首先我們來看instance對象，我們知道instance對象存儲isa指針跟成員變量數據，并且instance對象的isa指針是指向class對象的，果然如下圖所示：

instance對象一.png

instance對象二.png

Class對象
接著我們來看class對象，同樣通過上一篇文章，我們明確class對象中存儲著isa指針，superclass指針，以及類的屬性信息，類的成員變量信息，類的對象方法，和類的協議信息，而通過上面對object源碼的分析，我們知道這些信息存儲在class對象的class_rw_t中，我們通過強制轉化來窺探其中的內容。如下圖:

class對象.png

meta-class對象
最后我們來看meta-class元類對象，上文提到meta-class中存儲著isa指針，superclass指針，以及類的類方法信息。同時我們知道meta-class元類對象與class類對象，具有相同的結構，只不過存儲的信息不同，并且元類對象的isa指針指向基類的元類對象，基類的元類對象的isa指針指向自己。元類對象的superclass指針指向其父類的元類對象，基類的元類對象的superclass指針指向其類對象。

meta-class對象.png

本篇學習先記錄到此，感謝閱讀，如有錯誤，不吝賜教。

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