iOS 底层探索 文章汇总
目录
- 一、将OC代码编译为cpp文件
- 二、objc_setProperty 源码探索
- 总结
- 三、补充知识
一、将OC代码编译为cpp文件
通过iOS isa底层结构分析我们大概了解了isa的原理，但是对象的本质是什么还不是很了解的，可以通过clang编译成cpp文件来查看。实现的代码如下：
@interface NAPerson : NSObject {
NSString *nickName;
}
@property (nonatomic, copy) NSString *name;
@end
@implementation NAPerson
@end
int main(int argc, const char * argv[]) {
@autoreleasepool {
NAPerson *objc = [NAPerson alloc];
Class testClass = object_getClass(objc);
NANSLog(@"%@",testClass);
}
return 0;
}
在文件的路径下，可以终端输入命令,就可以查看main.cpp文件
clang -rewrite-objc main.m -o main.cpp
从编译后的cpp文件可以看到
#ifndef _REWRITER_typedef_NAPerson
#define _REWRITER_typedef_NAPerson
typedef struct objc_object NAPerson;
typedef struct {} _objc_exc_NAPerson;
#endif
extern "C" unsigned long OBJC_IVAR_$_NAPerson$_name;
struct NAPerson_IMPL {
struct NSObject_IMPL NSObject_IVARS;
NSString *nickName;
NSString *_name;
};
// @property (nonatomic, copy) NSString *name;
/* @end */
// @implementation NAPerson
static NSString * _I_NAPerson_name(NAPerson * self, SEL _cmd) { return (*(NSString **)((char *)self + OBJC_IVAR_$_NAPerson$_name)); }
extern "C" __declspec(dllimport) void objc_setProperty (id, SEL, long, id, bool, bool);
static void _I_NAPerson_setName_(NAPerson * self, SEL _cmd, NSString *name) { objc_setProperty (self, _cmd, __OFFSETOFIVAR__(struct NAPerson, _name), (id)name, 0, 1); }
// @end
int main(int argc, const char * argv[]) {
/* @autoreleasepool */ { __AtAutoreleasePool __autoreleasepool;
NAPerson *objc = ((NAPerson *(*)(id, SEL))(void *)objc_msgSend)((id)objc_getClass("NAPerson"), sel_registerName("alloc"));
Class testClass = object_getClass(objc);
;;
}
return 0;
}
struct NSObject_IMPL {
Class isa;
};
从中可以看到，对象最终会被编译成结构体struct,NSObject_IMPL里面包含着isa,在类里面定义的属性name和成员变量nickName也是在NAPerson_IMPL结构体里面，但是属性变量name是有getter方法_I_ NAPerson_name和setter方法_I_ NAPerson_setName_的，而成员变量nickName是没有的。并且这些方法里面都有默认带有两个参数id self和SEL _cmd,这样就很好解释了我们在方法中可以直接调用self。
extern "C" unsigned long OBJC_IVAR_$_NAPerson$_name;这里定义了一个unsigned long类型的变量，这个变量代表一个偏移量，指这个实例变量在内存中存储的偏移量，通过这两个值就能够在内存中定位到这个实例变量的位置。
这个值是运行时计算出偏移量硬编码(hard code)写入的，这样的好处在于，如果你使用了一个库，这个库的类定义比较旧，而链接的代码使用的是版本较新的代码，增加了几个实例变量，你的程序运行时也不会报错，因为偏移量是通过运行时计算出来的，仍旧能够找到相应的位置。如果不使用合成存取方法定义实例变量而使用手工的方式创建，这个偏移量就是编译器计算出硬编码写到代码中的，如果类定义和链接库的版本不一致则可能发生指针错误，因此鼓励大家尽量都使用合成存取方法。
二、objc_setProperty 源码探索
除了NAPersong的底层定义，我们发现还有属性 name 对应的 set 和 get方法，如下图所示，其中set方法的实现依赖于runtime中的objc_setProperty。
使用_OFFSETOFIVAR_(TYPE, MEMBER)宏定义来计算偏移量，计算出偏移量后使用objc_setProperty来设置实例变量_name的值。
#define __OFFSETOFIVAR__(TYPE, MEMBER) ((long long) &((TYPE *)0)->MEMBER)
在objc4-781中全局搜索objc_setProperty，找到objc_setProperty的源码实现
进入reallySetProperty的源码实现，其方法的原理就是新值retain，旧值release
总结
通过对objc_setProperty的底层源码探索，有以下几点说明：
objc_setProperty方法的目的适用于关联上层的set方法以及底层的set方法，其本质就是一个接口这么设计的原因是，上层的
set方法有很多，如果直接调用底层set方法中，会产生很多的临时变量，当你想查找一个set时，会非常麻烦基于上述原因，苹果采用了
适配器设计模式（即将底层接口适配为客户端需要的接口），对外提供一个接口，供上层的set方法使用，对内调用底层的set方法，使其相互不受影响，即无论上层怎么变，下层都是不变的，或者下层的变化也无法影响上层，主要是达到上下层接口隔离的目的
下图是上层、隔离层、底层之间的关系
三、补充知识
1. clang介绍
2. 使用clang将目标文件编译成C++文件
clang -rewrite-objc main.m -o main.cpp把目标文件编译成c++文件UIKit报错问题:
clang -rewrite-objc -fobjc-arc -fobjc-runtime=ios-14.0 -isysroot /Applications/Xcode.app/Contents/Developer/Platforms/iPhoneSimulator.platform/Developer/SDKs/iPhoneSimulator14.0.sdk ViewController.m (路径需拖入，输入有问题)
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)
参考文章
iOS 对象和类的本质