探索objc底层原理过程中，经常会碰到一个模板 list_array_tt

你在类加载，方法查找，散列表，同步锁等等都会碰到这个结构，c++的模板功能十分强大，但代码看上去确实比较头疼

其实没那么糟了，我们可以尝试了解下这个结构，对探索ios底层源码很有帮助，如果不以模板的角度去考虑，那么在分析源码的过程中，很多逻辑就会想淡然，底层的理解上就会止步不前

初步预览 list_array_tt

image.png

list_array_tt 是个模板，存在于runtime头文件中，可见它对于runtime api的重要性了

最简单粗俗理解，从模板命名看，List Element，逻辑上就是一个容器List 与 元素Element的关系，不过不是简单的线性关系

image.png

list_array_tt 鸟瞰结构

• 一个array_t 结构体

• 一个迭代器

• 一个list指针，不过比较特殊，它还有一个附加功能，可以表述数组

list_array_tt 关键方法整理

• hasArray() 是否有数组功能

• array() 返回数组容器

• setArray(array_t *array)

• count() 元素数量

• begin() end() ... 迭代器迭代功能

• countLists() 数组array的元素list的数量 也就是有多少个list

• beginLists() endLists() 第一个list 与 最后一个list

• attachLists(List* const * addedLists, uint32_t addedCount) array添加list逻辑 很重要

预览 entsize_list_tt

image.png

entsize_list_tt 也是个模板，也存在于runtime 头文件中

image.png

entsize_list_tt 鸟瞰结构

• entsizeAndFlags 除了记录元素大小，同时额外比特位包含flag信息

• count 可以粗俗理解为模板元素的数量

• 也有一个迭代器

entsize_list_tt 关键方法整理

• entsize() 元素大小

• get(uint32_t i) 获取元素

• byteSize() 模板List字节大小

• begin() end() 迭代器迭代功能

此处发现有个迭代器，list_array_tt也有个迭代器，会感觉烦乱，后面我会拆解

entsize_list_tt 迭代分析

迭代器iterator是个内部结构体 内部结构

• entsize 迭代元素大小

• index 索引 主要是重载运算符号 中使用

• element 迭代元素指针

迭代器iterator的迭代功能其实很简单，主要通过运算符号重载实现迭代器的 ++ -- *取元素 ->取元素指针 ==判断元素相等 != > < 比较大小

operator 重载符号 是c++的重载运算符的语法，就是把运算符重载为迭代器的函数，运算符当作函数，通过传惨调用函数 实现迭代过程中的运算逻辑

image.png

自增1 自减1 都是通过迭代器当前元素指针偏移 指针节点个数来实现的，可以对照链表偏移节点那样去理解 但你再仔细看下，这是内存偏移

可以简单猜测一下 此处的迭代器 在 list_array_tt中也会使用到，先不用考虑list_array_tt中的迭代器结构，从鸟瞰代码预览中，大致已经知道 list_array_tt 是个两层嵌套结构

list_array_tt 双层嵌套结构

• 外层可以类似看作是个数组结构，数组元素为模板List

• 模板List是内层结构，作为 list_array_tt的一个元素，而前面提到的迭代器主要是为了迭代List模板容器中的元素而创建的

• 对于 list_array_tt中的迭代器，相信最终调用的还是 此处entsize_list_tt中的迭代器

回到 list_array_tt

list_array_tt 中的迭代器分析

image.png

可能会有人觉得这个List::iterator 理解起来有点困难

其实这个List就是模板 entsize_list_tt ，这么说可能还是有点迷糊 举个实例或许比较容易理解一些

image.png

objc类的底层结构 method_array_t property_array_t protocol_array_t 都是继承自list_array_t

而且 这几个数据结构 都采用了一样的模板结构，不管是叫 method_list_t, property_list_t, 还是 protocol_list_t

image.png

在 list_array_tt 中 都对应了 模板List，元素都是Element

我们再分别看下 method_list_t, property_list_t 这几个模板具体定义

• method_list_t

image.png

• property_list_t

image.png image.png

不管 method_list_t, property_list_t 的名字怎么起，最终都是继承自 entsize_list_tt模板结构而来， 就是模板容器List

上面的例子稍微总结下

• method_array_t properties_array_t protocol_array_t 或者其他什么结构，都套用一个通用嵌套模板容器

• 如果你的结构复杂些，就用双层嵌套结构

• 而结构如果简单，就复用这个双层嵌套，当作单层List容器使用，只不过外层array只有一个元素而已

• 你可以试想一下ios中的分类，如果存在多个分类，均扩展同名方法，你会怎么设计呢？

• 再者如果设计一个哈希结构，你又会怎么设计，我们都知道哈嘻是个函数，不同的参数，得到的哈嘻位置可能会重复，你又会怎么设计这个哈嘻结构呢？

试着多想想，发散开了想，既然runtime中这么多的复用这个结构，自然这个结构很重要了，其实不只iOS底层了，其他很多语言都有这样的类似结构

c++本身就是跨平台的，而你也许听过了解c++，就必须深入了解它的模板机制

好了 回归到上面的 list_array_tt 迭代器，在这个迭代器里，出现了 List::iterator

• 仔细看前面的例子，看 method_list_t, property_list_t 继承关系截图 如 method_list_t 与 <> 中的 模板名字method_list_t 是一样的

• 既然 method_list_t 继承自 entsize_list_tt, 那么 method_list_t中的迭代器就是 method_list_t::iterator

• 这是具体实例，再还原为抽象模板就是 List::iterator

• 如此 list_array_tt 迭代器就是调用了 entsize_list_tt中的迭代器而已

image.png

这是 list_array_tt 中的迭代器

Ptr就是模板List的指针封装而已，就是List的begin end函数，也就是 entsize_list_tt中的迭代器 begin end函数

至此 前面的关于 外层迭代器调用 内层迭代器的猜想得证

list_array_tt 中的迭代器操作理解

• 重载运算符++ 外层元素也就当前访问从数组中的当前元素List ，平移到下一个元素List上

  然后迭代器中的m指向目标List的第一个元素，mEnd指向目标List的最后一个元素

• 重载运算符 *取出 当前访问的目标List 中正指向的元素 也就是m指向的元素

list_array_tt 中成员array_t 与 list理解

• 如果 list_array_tt 中设置了array，那么当前生效的就是 array_t结构，使用时遵循两层嵌套结构

  每次访问一定需要知道 begin end，就是 先找到 array_t, 初始取到 lists（array结构中的首地址 也就是第0个元素的地址）

  每次遍历 如 ++ 或 -- 也就是 lists移动到 后一个List 或 前一个List，同时 m指向目标List的第一个元素 mEnd指向目标List的最后一个元素

• 而如果 list_array_tt 中未设置 array，那么就是单层结构

  使用list这个成员 就不存在 array的目标List平移查找逻辑了

• 是否有双层嵌套结构 通过 arrayAndFlag & 1 来判断

• 双层嵌套结构数组获取 arrayAndFlag & ~1 取得

list_array_tt - attachLists流程分析

到这儿就是这篇文章最核心的内容了，但是没有前面的铺垫，这块没法阐述

为什么重要，如果要了解ios类的加载流程，这个attachLists流程你肯定绕不过去，不然你没办法理解 rwe 以及分类的加载逻辑 那这块的认知始终会处于坍缩状态

void attachLists(List* const * addedLists, uint32_t addedCount)

• 注意 参数 addedLists 是个模板List集合，存在多个模板List

• 先判断是否有双层嵌套结构

• 如果没有双层结构，也就是目前还没有数组，并且 addedLists中只有一个元素模板List

  那就继续保持无数组状态，只把 addedLists中唯一的元素List（addedLists[0]）取出，赋给list

• 如果没有双层结构，但addedLists中有多个元素模板List

  开辟一个数组array，数组元素个数为 addedCount 或者 addedCount + 1，取决于原来是否有list

  attachLists中的元素按顺序 从第0个位置开始，依次存放进 array中

  如果原来list存在，就把原list放进 array最后一个位置

• 如果有双层嵌套结构，也就是已有数组

  新开辟一个数组newArray，数组元素个数为 addedCount + 原数组array中List个数count

  array中的旧元素，依次存放进 newArray中的 最后count个位置上

  addedLists中的元素，依次存放进 newArray中的前 addedCount 个位置上

  释放旧的array空间