本篇主要是对小码哥底层视频学习的总结。方便日后复习。
上一篇《iOS底层原理-探寻OC对象本质》：https://www.jianshu.com/p/e5e2e3747be7
本篇学习总结:
- 探寻Class的本质
- 代码求证Class正确性
好了，带着问题，我们一一开始阅读吧
一.探寻Class的本质
我们知道不管是类对象还是元类对象，类型都是Class类型，底层都是objc_class结构体的指针，我们今天就来探究一下这个结构体。
先上代码
Class objectClass = [NSObject class];
Class objectMetaClass = object_getClass([NSObject class]);
点击Class可以看到如下结构：
typedef struct objc_class *Class;
继续点击objc_class可以看到如下结构：
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;
这部分代码经常看到，但是OBJC2_UNAVAILABLE说明代码已经过时了，那么最新的struct objc_class结构体是什么样的呢，我们还是通过下载objc源代码找到。
我们下载这个版本的源码：
源码文件夹.png
然后打开工程，搜索 typedef struct objc_class，查找结果如下：
搜索结果.png
随便点击一个搜索结果就可以，我们可以看到新的 struct objc_class : objc_object的结构如下：
objc_object结构体部分信息.png
struct objc_class : objc_object这种写法类似c++类写法，里面有方法，成员变量，我们点击 objc_object，它的结构如下：
objc_object结构体部分信息.png
完整的类信息有点长，只截取有用的一部分信息吧，我们从这段代码中看到了
objc_object的isa变量.png
我们猜测，凡是继承 struct objc_object的子结构体,应该都包含一个isa变量。
我们在上一篇已经总结了，类中有成员变量信息（ivar），类的属性信息（property），类的方法列表信息（method /instance list），类的协议信息（protocol），但从 objc_class中我们没有看出这部分信息呢，别着急，我们点击 class_rw_t看一下，结构如下图所示：
class_rw_t结构体信息.png
那成员变量信息呢，继续点击class_ro_t，结构如下图所示：
class_ro_t结构体信息.png
到这里，基本上要看的数据信息都已经看完了，但是可能会有点蒙，我们用一张图进行总结吧：
窥探struct objc_class结构.png
二.代码求证Class正确性
用代码求证系统封闭结构体内部信息时，我们直接获取可能拿不到，这时候我们一般采用自定义一个具有类似成员变量的结构体，当我们强制转化系统结构体为自定义结构体的时候，就能一一对应的赋值，此时，我们可以拿到自定义结构体内部的消息。
下面是仿照系统objc_class结构体，自定义的结构体，当然了这是小码哥抽离好的，直接用可以，创建一个MJClassInfo.h文件
#import
#ifndef MJClassInfo_h
#define MJClassInfo_h
# if __arm64__
# define ISA_MASK 0x0000000ffffffff8ULL
# elif __x86_64__
# define ISA_MASK 0x00007ffffffffff8ULL
# endif
#if __LP64__
typedef uint32_t mask_t;
#else
typedef uint16_t mask_t;
#endif
typedef uintptr_t cache_key_t;
struct bucket_t {
cache_key_t _key;
IMP _imp;
};
struct cache_t {
bucket_t *_buckets;
mask_t _mask;
mask_t _occupied;
};
struct entsize_list_tt {
uint32_t entsizeAndFlags;
uint32_t count;
};
struct method_t {
SEL name;
const char *types;
IMP imp;
};
struct method_list_t : entsize_list_tt {
method_t first;
};
struct ivar_t {
int32_t *offset;
const char *name;
const char *type;
uint32_t alignment_raw;
uint32_t size;
};
struct ivar_list_t : entsize_list_tt {
ivar_t first;
};
struct property_t {
const char *name;
const char *attributes;
};
struct property_list_t : entsize_list_tt {
property_t first;
};
struct chained_property_list {
chained_property_list *next;
uint32_t count;
property_t list[0];
};
typedef uintptr_t protocol_ref_t;
struct protocol_list_t {
uintptr_t count;
protocol_ref_t list[0];
};
struct class_ro_t {
uint32_t flags;
uint32_t instanceStart;
uint32_t instanceSize; // instance对象占用的内存空间
#ifdef __LP64__
uint32_t reserved;
#endif
const uint8_t * ivarLayout;
const char * name; // 类名
method_list_t * baseMethodList;
protocol_list_t * baseProtocols;
const ivar_list_t * ivars; // 成员变量列表
const uint8_t * weakIvarLayout;
property_list_t *baseProperties;
};
struct class_rw_t {
uint32_t flags;
uint32_t version;
const class_ro_t *ro;
method_list_t * methods; // 方法列表
property_list_t *properties; // 属性列表
const protocol_list_t * protocols; // 协议列表
Class firstSubclass;
Class nextSiblingClass;
char *demangledName;
};
#define FAST_DATA_MASK 0x00007ffffffffff8UL
struct class_data_bits_t {
uintptr_t bits;
public:
class_rw_t* data() {
return (class_rw_t *)(bits & FAST_DATA_MASK);
}
};
/* OC对象 */
struct mj_objc_object {
void *isa;
};
/* 类对象 */
struct mj_objc_class : mj_objc_object {
Class superclass;
cache_t cache;
class_data_bits_t bits;
public:
class_rw_t* data() {
return bits.data();
}
mj_objc_class* metaClass() {
return (mj_objc_class *)((long long)isa & ISA_MASK);
}
};
#endif /* MJClassInfo_h */
我们需要将main.m 文件后缀修改为main.mm（告诉编译器兼容oc代码跟c++代码）.
我们在main.mm文件中写好要强转的代码：
// objective-c++
#import
#import
#import "MJClassInfo.h"
// MJPerson
@interface MJPerson : NSObject
{
@public
int _age;
}
@property (nonatomic, assign) int no;
- (void)personInstanceMethod;
+ (void)personClassMethod;
@end
@implementation MJPerson
- (void)test
{
}
- (void)personInstanceMethod
{
}
+ (void)personClassMethod
{
}
- (id)copyWithZone:(NSZone *)zone
{
return nil;
}
@end
// MJStudent
@interface MJStudent : MJPerson
{
@public
int _weight;
}
@property (nonatomic, assign) int height;
- (void)studentInstanceMethod;
+ (void)studentClassMethod;
@end
@implementation MJStudent
- (void)test
{
}
- (void)studentInstanceMethod
{
}
+ (void)studentClassMethod
{
}
- (id)initWithCoder:(NSCoder *)aDecoder
{
return nil;
}
- (void)encodeWithCoder:(NSCoder *)aCoder
{
}
@end
int main(int argc, const char * argv[]) {
@autoreleasepool {
MJStudent *stu = [[MJStudent alloc] init];
stu->_weight = 10;
Class objectClass = [NSObject class];
Class objectMetaClass = object_getClass([NSObject class]);
mj_objc_class *studentClass = (__bridge mj_objc_class *)([MJStudent class]);
mj_objc_class *personClass = (__bridge mj_objc_class *)([MJPerson class]);
class_rw_t *studentClassData = studentClass->data();
class_rw_t *personClassData = personClass->data();
class_rw_t *studentMetaClassData = studentClass->metaClass()->data();
class_rw_t *personMetaClassData = personClass->metaClass()->data();
NSLog(@"1111");
}
return 0;
}
最终工程中有两个文件
结构体强转文件.png
然后我们通过打断点依次分析如下：
instance对象
首先我们来看instance对象，我们知道instance对象存储isa指针跟成员变量数据，并且instance对象的isa指针是指向class对象的，果然如下图所示：
instance对象一.png
instance对象二.png
Class对象
接着我们来看class对象，同样通过上一篇文章，我们明确class对象中存储着isa指针，superclass指针，以及类的属性信息，类的成员变量信息，类的对象方法，和类的协议信息，而通过上面对object源码的分析，我们知道这些信息存储在class对象的class_rw_t中，我们通过强制转化来窥探其中的内容。如下图:
class对象.png
meta-class对象
最后我们来看meta-class元类对象，上文提到meta-class中存储着isa指针，superclass指针，以及类的类方法信息。同时我们知道meta-class元类对象与class类对象，具有相同的结构，只不过存储的信息不同，并且元类对象的isa指针指向基类的元类对象，基类的元类对象的isa指针指向自己。元类对象的superclass指针指向其父类的元类对象，基类的元类对象的superclass指针指向其类对象。
meta-class对象.png
本篇学习先记录到此，感谢阅读，如有错误，不吝赐教。