四、isa 指针关联类

2020-09-13  本文已影响0人  顺7zi燃

主要内容:
1.OC对象的本质
2.isa 与 类的关联原理
3.isa 与 类的关联验证

1.OC对象的本质

先了解编译器:clang

\color{#F00000}{Clang} 是一个由Apple主导编写,基于\color{#F00000}{ LLVM的C/C++/Objective-C编译器}
\color{#F00000}{Clang} 主要用于通过\color{#F00000}{底层编译 } 把 .m 文件 编译输出成 .cpp, 可以看到\color{#F00000}{底层结构}\color{#F00000}{底层实现逻辑},方便更好的理解底层。

常用命令:

// 把目标文件编译成c++文件
clang -rewrite-objc main.m -o main.cpp

// 编译 引用了类似UIKit的文件
clang -rewrite-objc -fobjc-arc -fobjc-runtime=ios-13.0.0 -isysroot / Applications/Xcode.app/Contents/Developer/Platforms/ iPhoneSimulator.platform/Developer/SDKs/iPhoneSimulator13.0.sdk viewController.m

//xcode安装的时候顺带安装了xcrun命令,xcrun命令在clang的基础上进行了 一些封装,要更好用一些
xcrun -sdk iphonesimulator clang -arch arm64 -rewrite-objc main.m -o main-arm64.cpp (模拟器)
xcrun -sdk iphoneos clang -arch arm64 -rewrite-objc main.m -o main- arm64.cpp (手机)

探索对象本质

@interface LGPerson : NSObject
@property (nonatomic, copy) NSString *name;
@end

@implementation LGPerson
@end
clang -rewrite-objc main.m -o main.cpp
LGPerson.png

问题:第一行是什么?
第一个属性:NSObject_IVARS 是 \color{#F00000}{ isa} 因为在c里可以\color{#F00000}{伪继承} ,伪继承是直接把GLPerson中的\color{#F00000}{第一个属性}定义为 NSObject结构体,意味着 \color{#F00000}{LGPerson }拥有 \color{#F00000}{NSObject中的所有成员变量}

总结
a.\color{#F00000}{OC对象的本质}\color{#F00000}{结构体}
b.\color{#F00000}{ LGPerson} 会继承 \color{#F00000}{NSObject 的成员变量}

扩展:

继续向下看 发现有属性name 对应的 get 和 set 方法 ,如下图,其中 set 方法调用了 objc_setProperty

属性的get和set.png

在当前的set 方法里会调取 objc_setProperty

objc_setProperty.png

总结:

2.isa 与 类的关联原理

OC的对象就是一个结构体本质,会继承自NSObject中的isa, alloc&init探索 中也注意到了 \color{#F00000}{initInstanceIsa},接下来探索 如何将 cls 与 isa 关联的

在此之前,先了解 什么是 \color{#F00000}{联合体位域}

联合体与结构体的区别

\color{#F00000}{结构体(struct)}中所有变量是\color{#F00000}{“共存”}
优点:是“有容乃大”, 全面;
缺点:是struct内存空间的分配是粗放的,不管用不用,全分配。

\color{#F00000}{联合体(union)}中是各变量是\color{#F00000}{“互斥”}
缺点:就是不够“包容”;
优点:是内存使用更为精细灵活,也节省了内存空间

isa的类型isa_t

isa_t的定义:ISA 是\color{#F00000}{8字节} 也就是64位 通过\color{#F00000}{联合体}定义 能够存储很多信息,这样可以节省内存,提高性能,其中 Class cls 与 bits 是互斥的

isa_t的结构体.png ISA_BITFIELD.png

\color{#F00000}{nonpointer}:表示是否对 isa 指针开启指针优化 0:纯isa指针,1:不止是类对象地址,isa 中包含了类信息、对象的引用计数等

\color{#F00000}{has_assoc}:关联对象标志位,0没有,1存在

\color{#F00000}{has_cxx_dtor}:该对象是否有 C++ 或者 Objc 的析构器,如果有析构函数,则需要做析构逻辑, 如果没有,则可以更快的释放对象

\color{#F00000}{shiftcls}:存储类指针的值。开启指针优化的情况下,在 arm64 架构中有 33 位用来存储类指针。

\color{#F00000}{magic}:用于调试器判断当前对象是真的对象还是没有初始化的空间

\color{#F00000}{weakly_referenced}:志对象是否被指向或者曾经指向一个 ARC 的弱变量,没有弱引用的对象可以更快释放。 deallocating:标志对象是否正在释放内存

\color{#F00000}{has_sidetable_rc}:当对象引用技术大于 10 时,则需要借用该变量存储进位

\color{#F00000}{extra_rc}:当表示该对象的引用计数值,实际上是引用计数值减 1, 例如,如果对象的引用计数为 10,那么 extra_rc 为 9。如果引用计数大于 10, 则需要使用到下面的 has_sidetable_rc。

其中 \color{#F00000}{shiftcls}就是当前的类信息,因为大部分\color{#F00000}{自定义的类}都是 \color{#F00000}{nonpointer}的 ,说白了64位都存了满满的信息,并\color{#F00000}{不是单单只存了类指针}

原理探索
验证 isa 指针 位置
newisa.png newisa.bits.png

isa 的过程是 calloc 指针 把 当前的类关联起来

shiftcls.png

以下验证关联 shiftcls 存的类信息

3.isa 与 类的关联验证

inline Class  objc_object::ISA() 
{
    ASSERT(!isTaggedPointer()); 
#if SUPPORT_INDEXED_ISA
    if (isa.nonpointer) {
        uintptr_t slot = isa.indexcls;
        return classForIndex((unsigned)slot);
    }
    return (Class)isa.bits;
#else
    return (Class)(isa.bits & ISA_MASK); // 取出 shiftcls 的值
#endif
}

如图:

验证.png
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