OC底层原理04-对象的本质

一、 对象的本质

对象的本质是结构体

二、探索方式clang / xcrun

2.1 什么是clang

• Clang是一个C语言、C++、Objective-C语言的轻量级编译器。

• Clang是一个由Apple主导编写，基于LLVM的C/C++/Objective-C编译器

2.2 clang命令

• clang -rewrite-objc xx.m -o xx.cpp 把目标文件编译成c++文件 [xx.m中的xx 为目标文件名，xx.cpp中的xx 为编译后文件名]
• clang -rewrite-objc -fobjc-arc -fobjc-runtime=ios-13.0.0 -isysroot /Applications/Xcode.app/Contents/Developer/Platforms/iPhoneSimulator.platform/Developer/SDKs/iPhoneSimulatorxxx.sdk xx.m -o xx.cpp 把目标文件编译成c++文件（当出现某些库找不到时使用，比如UIKit）[iPhoneSimulatorxxx.sdk中的xxx 为当前你电脑里面的模拟器版本]

2.3 什么是xcrun

• xcode安装的时候会自动安装xcrun命令
• xcrun命令在clang的基础上进行了 一些封装，相对来说更好用一些

2.4 xcrun命令

• xcrun -sdk iphonesimulator clang -arch arm64 -rewrite-objc xx.m -o xx.cpp 把目标文件编译成c++文件 [xx.m中的xx 为目标文件名，xx.cpp中的xx 为编译后文件名]（模拟器版）
• xcrun -sdk iphoneos clang -arch arm64 -rewrite-objc xx.m -o xx.cpp [xx.m中的xx 为目标文件名，xx.cpp中的xx 为编译后文件名]（手机版）

二、探索

2.1 在main.h中创建一个对象GomuPerson

int main(int argc, const char * argv[]) {
    @autoreleasepool {
        // insert code here..
        GomuPerson *person = [GomuPerson alloc];
    }
    return 0;
}

2.2 用clang生成c++文件

clang -rewrite-objc main.m -o mian.cpp

• OC的底层是C，C++的底层也是C，所以我们可以进一步把OC编译成C++（重构）
• 编译会出现很多警告，那是因为我们没有指定处理器架构，可以忽略

2.3 打开生成好的main.cpp

image.png

2.4 寻找探索目标GomuPerson，全局搜索

#ifndef _REWRITER_typedef_GomuPerson
#define _REWRITER_typedef_GomuPerson
typedef struct objc_object GomuPerson;
typedef struct {} _objc_exc_GomuPerson;
#endif

struct GomuPerson_IMPL {
    struct NSObject_IMPL NSObject_IVARS;
};

• typedef struct objc_object GomuPerson 从这行代码我们不难看出，GomuPerson就是objc_object类型的结构体
• GomuPerson_IMPL继承了NSObject_IMPL

2.4 我们看看GomuPerson的父类NSObject是否也是结构体，全局搜索NSObject_IMPL

#ifndef _REWRITER_typedef_NSObject
#define _REWRITER_typedef_NSObject
typedef struct objc_object NSObject;
typedef struct {} _objc_exc_NSObject;
#endif

struct NSObject_IMPL {
    Class isa;
};

• NSObject也是objc_object类型的结构体
• isa是NSObject的属性
• GomuPerson_IMPL继承了NSObject_IMPL，所以也就继承了它的属性isa

三、拓展知识

3.1 用clang命令把GomuPerson.m 编译成GomuPerson.cpp

3.2 全局搜索GomuPerson，找到GomuPerson_IMPL

struct GomuPerson_IMPL {
    struct NSObject_IMPL NSObject_IVARS;
    NSString * _Nonnull _name;
};

• 发现除了NSObject_IVARS，还多了我们在GomuPerson .h 中定义的属性name

3.3 往下滑一点会发现属性的set,get的现实方法

image.png

• _I_GomuPerson_name就是属性name的get方法
• _I_GomuPerson_name就是属性name的set方法
• 系统编译的时候，原来是这样初始化属性的set,get方法的。
• _I_GomuPerson_name中发现objc_setProperty

3.3 objc4 源码中找objc_setProperty

void objc_setProperty(id self, SEL _cmd, ptrdiff_t offset, id newValue, BOOL atomic, signed char shouldCopy) 
{
    bool copy = (shouldCopy && shouldCopy != MUTABLE_COPY);
    bool mutableCopy = (shouldCopy == MUTABLE_COPY);
    reallySetProperty(self, _cmd, newValue, offset, atomic, copy, mutableCopy);
}

• 初始化set方法的时候，属性名都转成字符串，以SEL的形式传入objc_setProperty，不同的属性都用相同的方法，通过SEL区分，这就是工厂设计。

3.4 进入reallySetProperty

static inline void reallySetProperty(id self, SEL _cmd, id newValue, ptrdiff_t offset, bool atomic, bool copy, bool mutableCopy)
{
    if (offset == 0) {
        object_setClass(self, newValue);
        return;
    }

    id oldValue;
    id *slot = (id*) ((char*)self + offset);

    if (copy) {
        newValue = [newValue copyWithZone:nil];
    } else if (mutableCopy) {
        newValue = [newValue mutableCopyWithZone:nil];
    } else {
        if (*slot == newValue) return;
        //: 对新值的retain
        newValue = objc_retain(newValue);
    }

    if (!atomic) {
        oldValue = *slot;
        *slot = newValue;
    } else {
        spinlock_t& slotlock = PropertyLocks[slot];
        slotlock.lock();
        oldValue = *slot;
        *slot = newValue;        
        slotlock.unlock();
    }
    //: 对就值的release
    objc_release(oldValue);
}

• reallySetProperty方法中，会对属性新赋的值进行retain，老的值进行release

3.4 set方法的工厂设计模式

image.png