iOS底层探索之类结构下篇

2020-09-16 本文已影响0人 loongod

上篇分析类结构，获取到了属性列表 property_array_t 和方法列表 method_array_t。

实践代码：

@interface GLPerson : NSObject

@property (nonatomic, strong) NSString *name; /**<  8个字节  */
@property (nonatomic, strong) NSString *nickName; /**<  8个字节  */

- (void)sayHello;

+ (void)goSchool;

@end

@interface GLStudent : GLPerson

@end

一、类的类方法存储

通过源码查看，没有看到底层把 method 区分类方法还是实例方法。既然实例方法存在类对象中，类方法是不是可能存在元类中。试着通过 lldb 打印一下。

(lldb) x/4gx GLPerson.class
0x1000022b8: 0x0000000100002290 0x0000000100333140
0x1000022c8: 0x000000010113f640 0x0001802400000003
(lldb) p 0x0000000100002290 & 0x00007ffffffffff8ULL // 通过isa找到元类
(unsigned long long) $1 = 4294976144
(lldb) x/4gx $1  // 读取元类的内存
0x100002290: 0x00000001003330f0 0x00000001003330f0
0x1000022a0: 0x0000000100643250 0x0001e03500000007
(lldb) p (class_data_bits_t *)0x1000022b0 // 通过偏移32字节获取class_data_bits_t指针
(class_data_bits_t *) $2 = 0x00000001000022b0
(lldb) p *$2->data() // 调用class_data_bits_t 的data方法获取class_rw_t
(class_rw_t) $3 = {
  flags = 2684878849
  witness = 1
  ro_or_rw_ext = {
    std::__1::atomic<unsigned long> = 4294975528
  }
  firstSubclass = 0x00000001000022e0
  nextSiblingClass = 0x00007fff88bf1948
}
(lldb) p $3.methods() // 打印元类的方法列表
(const method_array_t) $4 = {
  list_array_tt<method_t, method_list_t> = {
     = {
      list = 0x0000000100002070
      arrayAndFlag = 4294975600
    }
  }
}
(lldb) p $4.list
(method_list_t *const) $5 = 0x0000000100002070
(lldb) p *$5
(method_list_t) $6 = {
  entsize_list_tt<method_t, method_list_t, 3> = {
    entsizeAndFlags = 26
    count = 1
    first = {
      name = "goSchool"
      types = 0x0000000100000f7c "v16@0:8"
      imp = 0x0000000100000d70 (`+[GLPerson goSchool])
    }
  }
}
(lldb) p $6.get(0) // 第一个就是声明的类方法
(method_t) $7 = {
  name = "goSchool"
  types = 0x0000000100000f7c "v16@0:8"
  imp = 0x0000000100000d70 (`+[GLPerson goSchool])
}
(lldb) p $6.get(1)  // 只有一个类方法，下一个越界了
Assertion failed: (i < count), function get, file /Users/xulong/Desktop/学习/alloc流程分析/runtime/objc-runtime-new.h, line 438.
error: Execution was interrupted, reason: signal SIGABRT.
The process has been returned to the state before expression evaluation.

通过上面代码发现：

方法存储的时候是没有明确的区分是类方法还是实例方法的；
实例方法存储在类的数据中；
类方法存储在元类的数据中；

1.1 通过runtime源码分析

runtime 里面有方法:

class_getInstanceMethod : 返回一个类的指定实例方法；
class_getClassMethod ：返回一个类的指定类方法；

        const char *className = class_getName([GLPerson class]);
        Class metaClass = objc_getMetaClass(className);
        
        Method instanceM1 = class_getInstanceMethod([GLPerson class], @selector(sayHello));
        Method instanceM2 = class_getInstanceMethod([GLPerson class], @selector(goSchool));

        Method classM1 = class_getClassMethod([GLPerson class], @selector(sayHello));
        Method classM2 = class_getClassMethod([GLPerson class], @selector(goSchool));
           
        Method metaInstanceM1 = class_getInstanceMethod(metaClass, @selector(sayHello));
        Method metaInstanceM2 = class_getInstanceMethod(metaClass, @selector(goSchool));
        
        Method metaClassM1 = class_getClassMethod(metaClass, @selector(sayHello));
        Method metaClassM2 = class_getClassMethod(metaClass, @selector(goSchool));
        
        
        NSLog(@"instanceM1:%p; instanceM2:%p; classM1:%p; classM2:%p;", instanceM1, instanceM2, classM1, classM2);
        
        NSLog(@"metaInstanceM1:%p; metaInstanceM2:%p; metaClassM1:%p; metaClassM2:%p;", metaInstanceM1, metaInstanceM2, metaClassM1, metaClassM2);

console: instanceM1:0x1000020f8; instanceM2:0x0; classM1:0x0; classM2:0x100002090;
console: metaInstanceM1:0x0; metaInstanceM2:0x1000020a0; metaClassM1:0x0; metaClassM2:0x1000020a0;

分析一下
第一行类输出：代表类有无

instanceM1 有值：有 sayHello 实例方法，instanceM2 没值：没有 goSchool 实例方法；
classM1 没值：没有 sayHello 类方法，classM2 有值：有 goSchool 类方法；

第二行元类输出：代表元类有无

metaInstanceM1 没值：没有 sayHello 实例方法，metaInstanceM2 有值：有 goSchool 实例方法；
metaClassM1 没值：没有 sayHello 类方法，metaClassM2 有值：有 goSchool 类方法；

这里先看下 class_getClassMethod 的源码：

Method class_getClassMethod(Class cls, SEL sel)
{
    if (!cls  ||  !sel) return nil;

    return class_getInstanceMethod(cls->getMeta(), sel);
}

---
    // NOT identical to this->ISA when this is a metaclass
    Class getMeta() {
        if (isMetaClass()) return (Class)this;
        else return this->ISA();
    }

class_getClassMethod 的流程：

class_getClassMethod 里面调用的也是 class_getInstanceMethod;
只不过传的类是 cls->getMeta() 这个方法返回的;
getMeta 如果是元类，返回的就是自己；
getMeta 如果不是元类，返回的是 ISA();
类的 ISA() 返回的是该类的元类;

class_getClassMethod总结：

如果传的类，里面是获取的元类的 class_getInstanceMethod 方法。也既类方法是从元类里面去找的。
如果传的是元类，直接用元类调用 class_getInstanceMethod 方法。

二、是不是这个类 isKindOfClass & isMemberOfClass

首先有这样一段代码：

        BOOL obClass_k = [(id)[NSObject class] isKindOfClass:[NSObject class]];       //
        BOOL obClass_m = [(id)[NSObject class] isMemberOfClass:[NSObject class]];     //
        BOOL peClass_k = [(id)[GLPerson class] isKindOfClass:[GLPerson class]];       //
        BOOL peClass_m = [(id)[GLPerson class] isMemberOfClass:[GLPerson class]];     //
        NSLog(@"\n obClass_k :%hhd\n obClass_m :%hhd\n peClass_k :%hhd\n peClass_m :%hhd\n",obClass_k, obClass_m, peClass_k, peClass_m);

        BOOL obInstance_k = [(id)[NSObject alloc] isKindOfClass:[NSObject class]];       //
        BOOL obInstance_m = [(id)[NSObject alloc] isMemberOfClass:[NSObject class]];     //
        BOOL peInstance_k = [(id)[GLPerson alloc] isKindOfClass:[GLPerson class]];       //
        BOOL peInstance_m = [(id)[GLPerson alloc] isMemberOfClass:[GLPerson class]];     //
        NSLog(@"\n obInstance_k :%hhd\n obInstance_m :%hhd\n peInstance_k :%hhd\n peInstance_m :%hhd\n",obInstance_k, obInstance_m, peInstance_k, peInstance_m);

console:

 obClass_k :1
 obClass_m :0
 peClass_k :0
 peClass_m :0
---
 obInstance_k :1
 obInstance_m :1
 peInstance_k :1
 peInstance_m :1

可找到上面调用的具体源码如下：

// 类方法调用
+ (BOOL)isKindOfClass:(Class)cls {
    for (Class tcls = self->ISA(); tcls; tcls = tcls->superclass) {
        if (tcls == cls) return YES;
    }
    return NO;
}

+ (BOOL)isMemberOfClass:(Class)cls {
    return self->ISA() == cls;
}

// 实例方法调用
- (BOOL)isKindOfClass:(Class)cls {
    for (Class tcls = [self class]; tcls; tcls = tcls->superclass) {
        if (tcls == cls) return YES;
    }
    return NO;
}

- (BOOL)isMemberOfClass:(Class)cls {
    return [self class] == cls;
}

但是在实际调用的时候，断点发现 isKindOfClass 没有走到上面的源码中，通过汇编查看下具体走的什么方法

isKindOfClass汇编查看.png

发现调用的是objc_opt_isKindOfClass，what !!!，猜测应该是苹果再 llvm 编译时期做了操作。

// Calls [obj isKindOfClass]
BOOL
objc_opt_isKindOfClass(id obj, Class otherClass)
{
#if __OBJC2__
    if (slowpath(!obj)) return NO;
    Class cls = obj->getIsa();
    if (fastpath(!cls->hasCustomCore())) {
        for (Class tcls = cls; tcls; tcls = tcls->superclass) {
            if (tcls == otherClass) return YES;
        }
        return NO;
    }
#endif
    return ((BOOL(*)(id, SEL, Class))objc_msgSend)(obj, @selector(isKindOfClass:), otherClass);
}

分析1 [(id)[NSObject class] isKindOfClass:[NSObject class]];：
1. [NSObject class] 返回类自己;
2. objc_opt_isKindOfClass 中，obj 为 NSObject 类， otherClass 为 NSObject 类；
3. Class cls 首先赋值为 NSObject 的元类;
4. Class tcls = cls，tcls 赋值元类，判断 tcls 是否等于 otherClass，类不等于元类；
5. 把 tcls = tcls->superclass，NSObject 元类的 superclass 为根类，也就是 [NSObject class]；
6. tcls 现在为 NSObject 类，所以和 otherClass 相等；
7. 返回 YES；
分析2 [(id)[NSObject class] isMemberOfClass:[NSObject class]]:
1. [NSObject class] 返回类自己，所以会调用类方法;
2. self 和 cls 都为 NSObject 类；
3. self->ISA() 返回 NSObject 的元类；
4. NSObject 的元类和类不相等；
5. 返回 NO；
分析3 [(id)[GLPerson class] isKindOfClass:[GLPerson class]]:
1. [GLPerson class] 返回类自己，所以会调用类方法;
2. objc_opt_isKindOfClass 中，obj 为 GLPerson 类， otherClass 为 GLPerson 类；
3. Class cls 和 Class tcls 首先赋值为 GLPerson 的元类;
4. tcls 存在，判断 tcls 是否等于 otherClass，类不等于元类；
5. 把 tcls = tcls->superclass，GLPerson 元类的 superclass 为根元类，也就是 [NSObject class] 的元类；
6. tcls 现在为 NSObject 元类，不等于 otherClass 的 GLPerson 类；
7. 再次把 tcls = tcls->superclass，NSObject 元类的 superclass 为 [NSObject class] 类；
8. tcls为 NSObject 类不等于 otherClass 的 GLPerson 类；
9. 再再次 tcls = tcls->superclass，NSObject 类的 superclass 为 nil；
10. tcls 为 nil;
11. 返回 NO；
分析4 [(id)[GLPerson class] isMemberOfClass:[GLPerson class]]:
1. [GLPerson class] 返回类自己，所以会调用类方法;
2. self 和 cls 都为 GLPerson 类；
3. self->ISA() 返回 GLPerson 的元类；
4. GLPerson 的元类和类不相等；
5. 返回 NO；
分析5 [(id)[NSObject alloc] isKindOfClass:[NSObject class]]:
1. [NSObject alloc] 是实例；
2. Class cls = obj->getIsa()，cls 赋值为 NSObject 类；
3. Class cls 和 tcls 赋值为 NSObject 类，otherClass 赋值为 NSObject 类；cls 为 [NSObject class]；
4. 所以 tcls 等于 otherClass，都是 NSObject 类；
5. 返回 YES;
分析6 [(id)[NSObject alloc] isMemberOfClass:[NSObject class]]:
1. [NSObject alloc] 是实例，所以会调用实例方法；
2. [self class] 为 NSObject 类，cls 为 [NSObject class]；
3. 都是 NSObject 类；
4. 返回 YES;
分析7 [(id)[GLPerson alloc] isKindOfClass:[GLPerson class]]:
1. [GLPerson alloc] 是实例；
2. Class cls = obj->getIsa()，cls 赋值为 GLPerson 类；
3. Class cls 和 tcls 赋值为 GLPerson 类，otherClass 为 GLPerson 类；
4. 所以 tcls 等于 otherClass，都是 GLPerson 类；
5. 返回 YES;
分析8 [(id)[GLPerson alloc] isMemberOfClass:[GLPerson class]]:
1. [GLPerson alloc] 是实例，所以会调用实例方法；
2. [self class] 为 GLPerson 类，cls 为 [GLPerson class]；
3. 都是 GLPerson 类；
4. 返回 YES;

iOS底层探索之类结构下篇

一、类的类方法存储

1.1 通过runtime源码分析

二、是不是这个类 isKindOfClass & isMemberOfClass

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