通過對面試題的分析探索問題的本質內容
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，class和mete-class的底層都是objc_class結構體的指針，內存中就是結構體，本章來探尋Class的本質
Class objectClass = [NSObject class];
Class objectMetaClass = object_getClass([NSObject class]);
點擊Class來到內部，我們可以發現
typedef struct objc_class *Class;
Class對象其實是一個指向objc_class結構體的指針。因此我們可以說類對象或元類對象在內存中其實就是objc_class結構體。
我們來到objc_class內部，可以看到這段在底層原理中經常出現的代碼。
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;
/* Use `Class` instead of `struct objc_class *` */
這部分代碼相信在文章中很常見，但是OBJC2_UNAVAILABLE 說明這些代碼已經不在使用了。那么目前objc_class的結構是什么樣的呢？我們通過objc源代碼中去查找objc_class結構體的內容。
部分objc_class代碼如下：
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() {
return bits.data();
}
void setData(class_rw_t *newData) {
bits.setData(newData);
}
//后面代碼省略
....
};
我們發現這個結構體繼承 objc_object 并且結構體內有一些函數，因為這是c++結構體，在c上做了擴展，因此結構體中可以包含函數。我們來到objc_object內，截取部分代碼
我們發現objc_object中有一個isa指針，那么objc_class繼承objc_object，也就同樣擁有一個isa指針
那么我們之前了解到的，類中存儲的類的成員變量信息，實例方法，屬性名等這些信息在哪里呢。我們來到class_rw_t中，截取部分代碼，我們發現class_rw_t中存儲著方法列表，屬性列表，協議列表等內容。
struct class_rw_t {
// Be warned that Symbolication knows the layout of this structure.
uint32_t flags; // 標記
uint32_t version; // 版本信息
const class_ro_t *ro;
method_array_t methods; // 方法列表
property_array_t properties; // 屬性列表
protocol_array_t protocols; // 協議列表
Class firstSubclass;
Class nextSiblingClass;
char *demangledName;
#if SUPPORT_INDEXED_ISA
uint32_t index;
#endif
// 后面代碼省略
...
}
而class_rw_t是通過bits調用data方法得來的，我們來到data方法內部實現。我們可以看到，data函數內部僅僅對bits進行&FAST_DATA_MASK操作
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() {
return bits.data();
}
// 后面源碼省略
...
}
點擊 return bits.data()來到
public:
class_rw_t* data() {
return (class_rw_t *)(bits & FAST_DATA_MASK);
}
而成員變量信息則是存儲在class_ro_t內部中的，我們來到class_ro_t源碼
struct class_ro_t {
uint32_t flags;
uint32_t instanceStart;
uint32_t instanceSize; // 實例大小
#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;
// This field exists only when RO_HAS_SWIFT_INITIALIZER is set.
_objc_swiftMetadataInitializer __ptrauth_objc_method_list_imp _swiftMetadataInitializer_NEVER_USE[0];
_objc_swiftMetadataInitializer swiftMetadataInitializer() const {
if (flags & RO_HAS_SWIFT_INITIALIZER) {
return _swiftMetadataInitializer_NEVER_USE[0];
} else {
return nil;
}
}
method_list_t *baseMethods() const {
return baseMethodList;
}
class_ro_t *duplicate() const {
if (flags & RO_HAS_SWIFT_INITIALIZER) {
size_t size = sizeof(*this) + sizeof(_swiftMetadataInitializer_NEVER_USE[0]);
class_ro_t *ro = (class_ro_t *)memdup(this, size);
ro->_swiftMetadataInitializer_NEVER_USE[0] = this->_swiftMetadataInitializer_NEVER_USE[0];
return ro;
} else {
size_t size = sizeof(*this);
class_ro_t *ro = (class_ro_t *)memdup(this, size);
return ro;
}
}
};
從64位cup架構(即iPhone5s)開始，isa需要進行一次位運算，才能計算出真實的地址
ISA_MASk
最后我們用一張圖來總結
文中如有總結不對、不到位的地方歡迎指出。謝謝~
