iOS-OC底層04:類結構分析

類結構分析

通過lldb來分析類結構

        LGPerson *objc2 = [LGPerson alloc];

查看objc2的內存情況

(lldb) x/4gx objc2  //查看objc2的內存情況
0x1006477b0: 0x001d8001000021b5 0x0000000100001010
0x1006477c0: 0x50626154534e5b2d 0x65695672656b6369
(lldb) p/x objc2       //查看objc2的首地址
(LGPerson *) $14 = 0x00000001006477b0
//通過mask ,查看所屬的類
(lldb) p/x 0x001d8001000021b5 & 0x00007ffffffffff8ULL  
(unsigned long long) $15 = 0x00000001000021b0
(lldb) po 0x00000001000021b0
LGPerson
(lldb) x/4gx 0x00000001000021b0 //查看LGPerson類的內存分布
0x1000021b0: 0x0000000100002188 0x0000000100334140
0x1000021c0: 0x000000010064c2f0 0x0004801c00000007

(lldb) x/4gx LGPerson.class //直接讀取LGPerson類的內存分布,和上面相同
0x1000021b0: 0x0000000100002188 0x0000000100334140
0x1000021c0: 0x000000010064c2f0 0x0004801c00000007

(lldb) x/4gx object_getClass(objc2) 和上面兩個相同
0x1000021b0: 0x0000000100002188 0x0000000100334140
0x1000021c0: 0x000000010064c2f0 0x0004801c00000007

(lldb) po 0x0000000100002188 //查看類對象的isa  就是元類
LGPerson
//查看類對象的isa   就是元類 。元類  對象的isa是類,類的isa是元類
(lldb) po 0x0000000100002188 & 0x00007ffffffffff8ULL  
LGPerson

(lldb) x/4gx 0x0000000100002188 //查看元類的內存分布
0x100002188: 0x00000001003340f0 0x00000001003340f0
0x100002198: 0x000000010064c730 0x0004e03500000007
(lldb) po 0x00000001003340f0 //元類的isa是NSObject
NSObject
//我們查看NSObject的內存地址,和從元類得到的NSObject不一樣
(lldb) p/x NSObject.class 
(Class) $22 = 0x0000000100334140 NSObject
//但是NSObject的元類地址和從LGPerson元類得到的元類地址相同都為0x00000001003340f0
(lldb) x/4gx NSObject.class 
0x100334140: 0x00000001003340f0 0x0000000000000000
0x100334150: 0x00000001007426c0 0x0001801000000003
//查看NSObject類的isa,就是NSObject的元類
lldb) p/x 0x00000001003340f0 & 0x00007ffffffffff8ULL
(unsigned long long) $3 = 0x00000001003340f0
(lldb) po 0x00000001003340f0
NSObject
//NSObject的元類的內存分布,可以看出NSObject的元類的元類是自己
(lldb) x/4gx 0x00000001003340f0
0x1003340f0: 0x00000001003340f0 0x0000000100334140
0x100334100: 0x000000010066eef0 0x0005e03100000007

類對象只有一份,isa對象-> 類(LGPerson)->元類(LGPerson)->根元類(NSObject)->根元類(NSObject)

isa& 0x00007ffffffffff8ULL的意義

為什么 對象的isa 需要進行與運算 ,下面我們通過一個圖介紹一下


image.png

我們用x86_64說明,我們可以看出isa中包含nonpointer has_assoc has_cxx_dtor等等,我們需要查看類信息為shiftcls,所以我們要消除其他信息對我們讀取shiftcls的影響。所以我們要把shiftcls之外的信息置為0。我們查看0x00007ffffffffff8ULL的二進制就是shiftcls所在位都為1,其他的位位0.

驗證類對象只有一份

void lgTestClassNum(){
    Class class1 = [LGPerson class];
    Class class2 = [LGPerson alloc].class;
    Class class3 = object_getClass([LGPerson alloc]);
    Class class4 = [LGPerson alloc].class;
    NSLog(@"\n%p-\n%p-\n%p-\n%p",class1,class2,class3,class4);
}
打印結果
0x100003270-
0x100003270-
0x100003270-
0x100003270

驗證根元類的元類是自己

void lgTestNSObject(){
    // NSObject實例對象
    NSObject *object1 = [NSObject alloc];
    // NSObject類
    Class class = object_getClass(object1);
    // NSObject元類
    Class metaClass = object_getClass(class);
    // NSObject根元類
    Class rootMetaClass = object_getClass(metaClass);
    // NSObject根根元類
    Class rootRootMetaClass = object_getClass(rootMetaClass);
    NSLog(@"\n%p 實例對象\n%p 類\n%p 元類\n%p 根元類\n%p 根根元類",object1,class,metaClass,rootMetaClass,rootRootMetaClass);
}
0x100626600 實例對象
0x7fff9704e118 類
0x7fff9704e0f0 元類
0x7fff9704e0f0 根元類
0x7fff9704e0f0 根根元類

可以看出NSObject的元類和根元類根根元類都是相同的,都是NSObject的元類

面試題

LGTeacher繼承自LGPerson,那LGTeacher的對象teacher和LGPerson的對象person什么關系。
teacher和person沒有關系,繼承關系只發生在類之間,對象之間沒有繼承關系。
NSObject的父類是什么?NSObject的父類是nil。
OC提出類概念才有NSObject,所以NSObject沒有父類,NSObject是從類概念提出的時候造出來的(個人理解,如果不對歡迎指正)


isa流程圖.png

類的內存分布

struct objc_object {
    Class _Nonnull isa  OBJC_ISA_AVAILABILITY;
};
//objc_class繼承于objc_object ,因為objc_object有isa,所有類也是對象
struct objc_class : objc_object {
    // Class ISA;
    Class superclass;
    cache_t cache;             // formerly cache pointer and vtable
    class_data_bits_t bits;    // class_rw_t * plus custom rr/alloc flags

    class_rw_t *data() const {
        return bits.data();
    }
    void setData(class_rw_t *newData) {
        bits.setData(newData);
    }
....
}

打印類的內存信息
因為 typedef struct objc_class *Class; 所以類的內存可以從objc_class來探索

(lldb) x/4gx LGPerson.class
0x1000021b0: 0x0000000100002188 0x0000000100334140
0x1000021c0: 0x000000010074f4f0 0x0001801c00000003
//0x0000000100002188來源于objc_object,isa,為元類
//0x0000000100334140從objc_class結構體看出,為superclass
(lldb) po 0x0000000100002188
LGPerson
(lldb) po 0x0000000100334140
NSObject
//上面的0x0000000100334140為NSObject類,不是元類
(lldb) p/x NSObject.class (Class) $3 = 0x0000000100334140 NSObject

objc_class的成員變量有isa(父類繼承來的)(8字節),superclass(父類)(8字節),cache,bits,其中bits是我們需要的信息
計算cache所占內存

struct cache_t {
#if CACHE_MASK_STORAGE == CACHE_MASK_STORAGE_OUTLINED
    explicit_atomic<struct bucket_t *> _buckets;//bucket_t *指針8字節
    explicit_atomic<mask_t> _mask;//mask_t是int型4字節
...
    uint16_t _flags;//2字節
#endif
    uint16_t _occupied;//2字節
}共16字節

查看類內部信息

(lldb) x/4gx LGPerson.class
0x1000021b0: 0x0000000100002188 0x0000000100334140
0x1000021c0: 0x000000010074f4f0 0x0001801c00000003
//cache_t16字節isa和superclass各8字節
(lldb) p (class_data_bits_t *)0x1000021d0   //0x1000021b0加32字節
(class_data_bits_t *) $5 = 0x00000001000021d0
    class_rw_t *data() const {
        return bits.data();
    }
(lldb) p $5->data()
(class_rw_t *) $6 = 0x000000010074f490
(lldb) p *$6
(class_rw_t) $7 = {
  flags = 2148007936
  witness = 1
  ro_or_rw_ext = {
    std::__1::atomic<unsigned long> = 4294975624
  }
  firstSubclass = nil
  nextSiblingClass = NSUUID
}
 (lldb) p $7.ro_or_rw_ext
(explicit_atomic<unsigned long>) $8 = {
  std::__1::atomic<unsigned long> = 4294975624
}

(lldb) p $7.properties()
(const property_array_t) $9 = {
  list_array_tt<property_t, property_list_t> = {
     = {
      list = 0x0000000100002148
      arrayAndFlag = 4294975816
    }
  }
}
(lldb) p $9.list
(property_list_t *const) $10 = 0x0000000100002148
(lldb) p $10
(property_list_t *const) $10 = 0x0000000100002148
(lldb) p *$10
(property_list_t) $11 = {
  entsize_list_tt<property_t, property_list_t, 0> = {
    entsizeAndFlags = 16
    count = 1
    first = (name = "name", attributes = "T@\"NSString\",C,N,V_name")
  }
}
(lldb) p $7.methods()
(const method_array_t) $12 = {
  list_array_tt<method_t, method_list_t> = {
     = {
      list = 0x00000001000020d0
      arrayAndFlag = 4294975696
    }
  }
}
(lldb) p $12.list
(method_list_t *const) $13 = 0x00000001000020d0
(lldb) p *$13
(method_list_t) $14 = {
  entsize_list_tt<method_t, method_list_t, 3> = {
    entsizeAndFlags = 26
    count = 3
    first = {
      name = ".cxx_destruct"
      types = 0x0000000100000fa2 "v16@0:8"
      imp = 0x0000000100000e50 (KCObjc`-[LGPerson .cxx_destruct])
    }
  }
}
(lldb) p $14.get(0)
(method_t) $15 = {
  name = ".cxx_destruct"
  types = 0x0000000100000fa2 "v16@0:8"
  imp = 0x0000000100000e50 (KCObjc`-[LGPerson .cxx_destruct])
}
(lldb) p $14.get(1)
(method_t) $16 = {
  name = "name"
  types = 0x0000000100000f8f "@16@0:8"
  imp = 0x0000000100000df0 (KCObjc`-[LGPerson name])
}
(lldb) p $14.get(2)
(method_t) $17 = {
  name = "setName:"
  types = 0x0000000100000f97 "v24@0:8@16"
  imp = 0x0000000100000e20 (KCObjc`-[LGPerson setName:])
}

如果是指針通過->訪問屬性方法,如果是結構體通過.訪問屬性或者方法

上面的lldb,到底是通過什么取值的呢?

image.png

0x1000021b0為LGPerson.class的首地址,從objc_class結構體可以看出,objc_class繼承objc_object,objc_object有一個成員isa,isa為指針占8字節,而objc_class中 Class superclass; cache_t cache; class_data_bits_t bits;等等,我們需要探究的是class_data_bits_t bits,我們知道Class superclass為8字節,cache_t cache中,因為static不在結構體中分配內存,方法也不在結構體中分配內存,所以計算出cache_t占16字節。class_data_bits_t bits,之前是32字節,所以我們用LGPerson.class的首地址加上32字節,就是class_data_bits_t的首地址。
所以有p (class_data_bits_t *)0x1000021d0

補充內存位移

   int number[] = {1,2,3,4};
        int *d = number;
        for (int i = 0; i< 4; i++) {
            int value = *(d + i);
            NSLog(@"--%d",value);
        }

打印結果
 --1
--2
 --3
--4

我們定義一個指針d,d的首地址等于number,通過指針移動來訪問number數組。

最后編輯于
?著作權歸作者所有,轉載或內容合作請聯系作者
平臺聲明:文章內容(如有圖片或視頻亦包括在內)由作者上傳并發布,文章內容僅代表作者本人觀點,簡書系信息發布平臺,僅提供信息存儲服務。
  • 序言:七十年代末,一起剝皮案震驚了整個濱河市,隨后出現的幾起案子,更是在濱河造成了極大的恐慌,老刑警劉巖,帶你破解...
    沈念sama閱讀 228,606評論 6 533
  • 序言:濱河連續發生了三起死亡事件,死亡現場離奇詭異,居然都是意外死亡,警方通過查閱死者的電腦和手機,發現死者居然都...
    沈念sama閱讀 98,582評論 3 418
  • 文/潘曉璐 我一進店門,熙熙樓的掌柜王于貴愁眉苦臉地迎上來,“玉大人,你說我怎么就攤上這事。” “怎么了?”我有些...
    開封第一講書人閱讀 176,540評論 0 376
  • 文/不壞的土叔 我叫張陵,是天一觀的道長。 經常有香客問我,道長,這世上最難降的妖魔是什么? 我笑而不...
    開封第一講書人閱讀 63,028評論 1 314
  • 正文 為了忘掉前任,我火速辦了婚禮,結果婚禮上,老公的妹妹穿的比我還像新娘。我一直安慰自己,他們只是感情好,可當我...
    茶點故事閱讀 71,801評論 6 410
  • 文/花漫 我一把揭開白布。 她就那樣靜靜地躺著,像睡著了一般。 火紅的嫁衣襯著肌膚如雪。 梳的紋絲不亂的頭發上,一...
    開封第一講書人閱讀 55,223評論 1 324
  • 那天,我揣著相機與錄音,去河邊找鬼。 笑死,一個胖子當著我的面吹牛,可吹牛的內容都是我干的。 我是一名探鬼主播,決...
    沈念sama閱讀 43,294評論 3 442
  • 文/蒼蘭香墨 我猛地睜開眼,長吁一口氣:“原來是場噩夢啊……” “哼!你這毒婦竟也來了?” 一聲冷哼從身側響起,我...
    開封第一講書人閱讀 42,442評論 0 289
  • 序言:老撾萬榮一對情侶失蹤,失蹤者是張志新(化名)和其女友劉穎,沒想到半個月后,有當地人在樹林里發現了一具尸體,經...
    沈念sama閱讀 48,976評論 1 335
  • 正文 獨居荒郊野嶺守林人離奇死亡,尸身上長有42處帶血的膿包…… 初始之章·張勛 以下內容為張勛視角 年9月15日...
    茶點故事閱讀 40,800評論 3 354
  • 正文 我和宋清朗相戀三年,在試婚紗的時候發現自己被綠了。 大學時的朋友給我發了我未婚夫和他白月光在一起吃飯的照片。...
    茶點故事閱讀 42,996評論 1 369
  • 序言:一個原本活蹦亂跳的男人離奇死亡,死狀恐怖,靈堂內的尸體忽然破棺而出,到底是詐尸還是另有隱情,我是刑警寧澤,帶...
    沈念sama閱讀 38,543評論 5 360
  • 正文 年R本政府宣布,位于F島的核電站,受9級特大地震影響,放射性物質發生泄漏。R本人自食惡果不足惜,卻給世界環境...
    茶點故事閱讀 44,233評論 3 347
  • 文/蒙蒙 一、第九天 我趴在偏房一處隱蔽的房頂上張望。 院中可真熱鬧,春花似錦、人聲如沸。這莊子的主人今日做“春日...
    開封第一講書人閱讀 34,662評論 0 26
  • 文/蒼蘭香墨 我抬頭看了看天上的太陽。三九已至,卻和暖如春,著一層夾襖步出監牢的瞬間,已是汗流浹背。 一陣腳步聲響...
    開封第一講書人閱讀 35,926評論 1 286
  • 我被黑心中介騙來泰國打工, 沒想到剛下飛機就差點兒被人妖公主榨干…… 1. 我叫王不留,地道東北人。 一個月前我還...
    沈念sama閱讀 51,702評論 3 392
  • 正文 我出身青樓,卻偏偏與公主長得像,于是被迫代替她去往敵國和親。 傳聞我的和親對象是個殘疾皇子,可洞房花燭夜當晚...
    茶點故事閱讀 47,991評論 2 374

推薦閱讀更多精彩內容