iOS开发之runtime(25):maptable之增删查改实现

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本文完整版详见笔者小专栏：https://xiaozhuanlan.com/runtime

背景

上一篇文章中笔者和大家分析了 maptable 的头文件。今天我们来看一下 maptable 的具体实现。

在开始分析之前，我们先全局搜索一下， maptable 几个方法的使用：

创建

//此 maptable 是为了存储 需要调用 initialize 的方法?
pendingInitializeMap = 
            NXCreateMapTable(NXPtrValueMapPrototype, 10);

//创建了 category_map 是为了存储所有分类?
category_map = NXCreateMapTable(NXPtrValueMapPrototype, 16);

// nonmeta_class_map is typically small
INIT_ONCE_PTR(nonmeta_class_map, 
                  NXCreateMapTable(NXPtrValueMapPrototype, 32), 
                  NXFreeMapTable(v));

// future_named_class_map is big enough for CF's classes and a few others
future_named_class_map = 
        NXCreateMapTable(NXStrValueMapPrototype, 32);

// remapped_class_map is big enough to hold CF's classes and a few others
INIT_ONCE_PTR(remapped_class_map, 
                  NXCreateMapTable(NXPtrValueMapPrototype, 32), 
                  NXFreeMapTable(v));

INIT_ONCE_PTR(protocol_map, 
                  NXCreateMapTable(NXStrValueMapPrototype, 16), 
                  NXFreeMapTable(v) );
gdb_objc_realized_classes =
            NXCreateMapTable(NXStrValueMapPrototype, namedClassesSize);

由以上代码可以看出，runtime 中一共使用了7个 maptable ：
pendingInitializeMap 、 category_map 、nonmeta_class_map 、future_named_class_map 、remapped_class_map 、protocol_map 、gdb_objc_realized_classes
这些 maptable 的作用这里先不展开讲了，因为每个 maptable 都涉及到非常多的逻辑。目前大家有个大概认识就好。

分析

写一个方法，如下：

void demoMethod(void)
{
    NXMapTable *maptable = NXCreateMapTable(NXPtrValueMapPrototype, 16);
    int a = 1000;
    int* p = &a ;
    int* a1 = (int *)NXMapGet(maptable, "kyson");
    printf("%p",a1);

    NXMapInsert(maptable, "kyson", p);
    
    int * b = (int *)NXMapGet(maptable, "kyson");
    int b1 = *b;
    printf("%i",b1);
    
    NXMapRemove(maptable,"kyson");
    int *c = (int *)NXMapGet(maptable, "kyson");
    printf("%p",c);
}

这段代码覆盖了创建、插入、移除、获取操作，基本可以满足我们的需求了。那么这段代码放在哪里能运行呢？由于 main 文件里缺少相应头文件，因此笔者放在了这里：

或者还是使用笔者剥离出来的项目：https://github.com/zjh171/RuntimeSample

执行结果

下面我们一个一个分析：

创建

NXMapTable *NXCreateMapTableFromZone(NXMapTablePrototype prototype, unsigned capacity, void *z) {
    NXMapTable          *table = (NXMapTable *)malloc_zone_malloc((malloc_zone_t *)z, sizeof(NXMapTable));
    NXMapTablePrototype     *proto;
    if (! prototypes)
        prototypes = NXCreateHashTable(protoPrototype, 0, NULL);
    if (! prototype.hash || ! prototype.isEqual || ! prototype.free || prototype.style) {
        _objc_inform("*** NXCreateMapTable: invalid creation parameters\n");
        return NULL;
    }
    proto = (NXMapTablePrototype *)NXHashGet(prototypes, &prototype); 
    if (! proto) {
        proto = (NXMapTablePrototype *)malloc(sizeof(NXMapTablePrototype));
        *proto = prototype;
        (void)NXHashInsert(prototypes, proto);
    }
    table->prototype = proto;
    table->count = 0;
    table->nbBucketsMinusOne = exp2u(log2u(capacity)+1) - 1;
    table->buckets = allocBuckets(z, table->nbBucketsMinusOne + 1);
    return table;
}

在这个方法中，绝大多数代码都是用来初始化 table->prototype 的，我们先把这部分全部忽略，分析一下简略版本的实现。

NXMapTable *NXCreateMapTableFromZone(NXMapTablePrototype prototype, unsigned capacity, void *z) {
    NXMapTable          *table = (NXMapTable *)malloc_zone_malloc((malloc_zone_t *)z, sizeof(NXMapTable));
    NXMapTablePrototype     *proto;
    ...
    table->prototype = proto;
    table->count = 0;
    table->nbBucketsMinusOne = exp2u(log2u(capacity)+1) - 1;
    table->buckets = allocBuckets(z, table->nbBucketsMinusOne + 1);
    return table;
}

其他的没什么好说的，nbBucketsMinusOne 有点特殊，
调用了两个函数：

static unsigned log2u(unsigned x) { return (x<2) ? 0 : log2u (x>>1)+1; };
static INLINE unsigned exp2u(unsigned x) { return (1 << x); };

这两个函数看名字我们就能猜到，一个是对数，一个是指数：

对数：
logarithm 英 [ˈlɒgərɪðəm] 美 [ˈlɔ:gərɪðəm]

指数：
exponent 英 [ɪkˈspəʊnənt] 美 [ɪkˈspoʊnənt]

继续，我们分析这两个函数的代码： log2u 函数是个递归实现，其小于 2 则右移一位，而 exp2u 则相反，是左移一位，那么左移右移有什么区别呢？

移位操作符
<<：左移运算，与其对应的有 >> (右移) 。实现过程是把该变量先变成2进制数，然后进行移位，在用0补齐。
右移一位，其实就是除以 2 的操作。比如如果开始时 a = 10，那么 a>>1 后，a = 5。
左移一位，其实就是乘以 2 的操作。比如如果开始时 a = 10，那么 a>>1 后，a = 20。

nbBuckets到这里就分析完成了，很简单，大家不用多去考虑，其实就是一个扩容算法吧。笔者的另外一个算法专栏里有对扩容做过详细的解释，这里就点到为止了。

nbBucketsMinusOne名字也有意思：nbBuckets 减去 1。

获取 table->nbBuckets 之后，再初始化 table->nbBucketsMinusOne + 1 大小的内存空间。
NXMapTablePrototype 上篇文章已经讲解过了，存储了 hash、isEqual 和 free 的函数指针（用于获取数据的哈希、判断两个数据是否相等以及释放数据）。

buckets 存放了真正的数据，赋值的时候有个方法： allocBuckets，其源代码如下：

static INLINE void *allocBuckets(void *z, unsigned nb) {
    MapPair *pairs = 1+(MapPair *)malloc_zone_malloc((malloc_zone_t *)z, ((nb+1) * sizeof(MapPair)));
    MapPair *pair = pairs;
    while (nb--) { pair->key = NX_MAPNOTAKEY; pair->value = NULL; pair++; }
    return pairs;
}

而 MapPair 的定义如下：

typedef struct _MapPair {
    const void  *key;
    const void  *value;
} MapPair;

可以看出，这里分配的 Buckets 大小其实就是 MapPair 的个数乘以每一个 MapPair 大小的内存空间。创建相应对象后，再讲 key 值为 NX_MAPNOTAKEY ，value 置为 NULL 。
由于 malloc_zone_malloc 分配的是一块连续的内存，所以，我们可以理解为 allocBuckets 方法分配了相应数量的 MapPair，每个 MapPair 空间上是连续的，也就是说我们可以把 nbBuckets 看做一个 MapPair 的数组。

本文详细版请见：
https://xiaozhuanlan.com/topic/4352197806

iOS开发之runtime(25):maptable之增删查改实现

本文完整版详见笔者小专栏：https://xiaozhuanlan.com/runtime

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