主动已经是我对热爱东西表达的极限了
- 类分析初探
通过LLDB查看类在内存中的分布情况
-
查看内存信息的三种方式:
1.通过格式化输出当前类(
x/4gx objc2
),取类的isa首地址 & ISA_MASK
得到类的指针地址
,po
类的指针地址
,得到当前类(objc2)
,x
输出当前指针地址
得到objc2
类的内存信息
通过
Class
提供的API
直接输出:x LGPerson.class
得到类的内存信息
通过
runtime
提供的API
直接得到类的内存信息
,导入#import
头文件,通过x object_getClass(objc2)
得到类的内存信息
通过LLDB结果,发现0x00000001000020e8
与 0x00000001000020c0
都是objc2
类,这个时候引入一个新的概念元类
,
-
元类
1.
0x00000001000020c0
是isa
获取类信息
后,所指的类的isa的指针地址
,称之为元类
,我们说类的类为元类
- 类的
方法
和归属
都存在于元类
-
元类
是创建
和编译
都是由编译器自动完成的
- 类的
通过上述元类
的理解,我们得知
0x00000001000020e8
是objc2
的isa 指针地址
0x00000001000020c0
是objc2
的 元类
简单了解过元类
,系统为什么要创建元类?元类与类有哪写区别?NSObject与元类又有哪些关联和区别?云类的存在又有哪些意义?
我们继续通过isa
的走位一层一层来分析,使用LLDB查看类的内存信息
与元类的内存信息
及NSObject的内存信息
如下图所示:
- isa走向描述:
- 通过
obj2
的isa指针地址 & ISA_MASK
得到元类的内存信息
- 通过
元类
的isa指针地址 & ISA_MASK
得到NSObject
- 通过
根据isa走向可以得出如下结论:
isa 对象 -> 类(LGPerson) -> 元类(LGPerson) -> NSObject
在isa走向查看关联图中的最后,打印出了NSObject
的内存信息
:
(lldb) p/x NSObject.class
(Class) $18 = 0x0000000100333140 NSObject
为什么这里NSObject
的内存信息
和isa走向
打印出来的NSObject
的内存信息
不一致了?
isa走向NSObject
内存信息:0x00000001003330f0
NSObject
的内存信息:0x0000000100333140
我们知道
类的信息在内存中只存在一份
,接下来我们开始验证类信息是否只存在一份方式一:通过不同形式定义,直接打印结果
//MARK: - 分析类对象在内存中存在个数
void TTWhetherOrNotTheOnly() {
Class cls1 = [LGPerson class];
Class cls2 = [LGPerson alloc].class;
Class cls3 = object_getClass([LGPerson alloc]);
NSLog(@"\n%p-\n%p-\n%p-",cls1,cls2,cls3);
}
//打印结果如下:
0x1000020f8-
0x1000020f8-
0x1000020f8-
- 方式二:LLDB通过
isa走向
查看截图如下
- 方式三:
runtime
验证
//MARK: - 分析类对象在内存中存在个数3
void TTWhetherOrNotTheOnlyThree(){
//NSObjec实例对象
NSObject *obje3 = [NSObject alloc];
//NSObject类
Class clsss = object_getClass(obje3);
//NSObject元类
Class metaClass = object_getClass(clsss);
//NSObject根元类(即NSObject)
Class rootClass = object_getClass(metaClass);
//NSObject根元类(即NSObject)
Class rootClass1 = object_getClass(rootClass);
NSLog(@"\n实例对象:-> %p\n NSObject类: -> %p\n NSObject元类: -> %p\n NSObject根元类(即NSObject): -> %p\n NSObject根元类(即NSObject):-> %p\n",obje3,clsss,metaClass,rootClass,rootClass1);
}
打印结果如下:
通过isa走向
,发现最后NSObject
的isa指针地址
还是指向了NSObject
经典图来了
总结:
isa
走向:
实例对象(Instance of Subclass) -> 类(Class) -> 元类(meta Class) -> 根元类 NSObject (Root meta Class) -> 自己
superclass
走向:
类的继承关系:Class -> SuperClass -> RootClass -> nil
元类的继承关系:meta Class -> SuperClass -> RootClass -> NSObject -> nil
【注意】
实例对象
之间没有继承关系
,类
之间有继承关系
类的结构分析 objc_class & objc_object
通过对objc_class
和objc_object
对类进行深入分析,查看结构体在源码中的定义,代码如下:
struct objc_class : objc_object {
// Class ISA; //8字节
Class superclass; //8字节
cache_t cache; // formerly cache pointer and vtable。(16字节)
class_data_bits_t bits; // class_rw_t * plus custom rr/alloc flags
//bits 的 getter函数
class_rw_t *data() const {
return bits.data();
}
//bits 的setter函数
void setData(class_rw_t *newData) {
bits.setData(newData);
}
.
.
.
// 只复制的了部分,我们需要的,其他的可以自己去查看这里不错全部展示
}
查看objc2
的内存信息
- 说明:
0x00000001000020d8
对应objc_class
中的isa
0x0000000100333140
对应objc_class
中的superclass
0x000000010032d410
对应objc_class
中的cache
0x0000801000000000
对应objc_class
中的bits
其中:
ISA
表示继承于 objc_object
的isa
superclass
表示父类
cache
表示缓存相关信息
bits
里面存放类的相关数据(成员、属性、方法、协议等相关数据信息)
objc_class
和objc_object
在系统中的结构体定义如下:
typedef struct objc_class *Class;
typedef struct objc_object *id;
- objc_class 与 objc_object 关系说明
结构体类型
objc_class
继承自objc_object
类型,其中objc_object
也是一个结构体,且有一个isa
属性,所以objc_class
也拥有了isa
属性NSObject
是一个类,用它初始化一个实例对象objc2
,objc2
满足objc_object
的特性(即有isa属性
),主要是因为isa
是由NSObject
从objc_class
继承过来的,而objc_class
继承自objc_object
,objc_object
有isa
属性。所以对象都有一个isa
,isa
表示指向,来自于当前的objc_object
objc_object(结构体)
是 当前的根对象
,所有的对象
都有这样一个特性objc_object
,即拥有isa
属性
【面试题】objc_object 与 对象的关系?
所有的对象
都是以objc_object
为模板继承
过来的
所有的对象 是 来自 NSObject
(OC) ,但是真正到底层的 是一个objc_object(C/C++)
的结构体类型
【总结】 objc_object
与 对象
的关系
是 继承
关系
类的内存分布情况及验证
在探究类的内存分布之前,我们先了解一下什么是地址偏移
?
- 地址偏移
定义如下代码:
int c[4] = {1,2,3,4};
int *d = c; //赋值c的地址给d
//打印出当前值所在的地址
ADLog(@"通过地址取:%p - %p - %p - %p - %p",&c,&c[0],&c[1],&c[2],&c[3]);
ADLog(@"通过便移取:%p - %p - %p - %p - %p",d,d+1,d+2,d+3,d+4);
for (int i=0; i<4; i++){
int value = c[I];
ADLog(@"%d",value);
}
打印结果如下:
发现 &c
和 &c[0]
的地址是 相同的
,都为 0x7ffeefbff500
,因为c数组
的 首地址指针
代表当前c数组
的地址指针所以与 &c[0]
是一致的。c数组
定义的为int
类型的数据类型,所以相差的为4
下面我们通过地址偏移
来取出数组c
的值,通过LLDB打印C的值,截图如下:
-
p *(地址)
:打印地址获取值
我们通过数组c
的地址偏移
,取出当前数组的值
。
那么我们是不是也能通过地址偏移
来取出类的数据和所有的值
?
以LGPerson
为例:
通过地址偏移
取数组值的时候,我们知道需要偏移1 位就能够取出值,但是在类中如何偏移?
已知ISA
的字节为8
,superclass
的字节为8
,但是cache
和bits
的字节我们是未知的,要偏移多少位才能取出cache
和bits
的值?
开始查看的cache
所占字节数,进入cache
的定义查看源码定义如下(这里只查看定义的字节大小的源码,源码太多不做展示):
struct cache_t {
#if CACHE_MASK_STORAGE == CACHE_MASK_STORAGE_OUTLINED
explicit_atomic _buckets; //8(结构体)
explicit_atomic _mask; //4 (内部定义的泛型所以为4)
#elif CACHE_MASK_STORAGE == CACHE_MASK_STORAGE_HIGH_16
explicit_atomic _maskAndBuckets;
mask_t _mask_unused;
.
.
//省略代码,有兴趣可以自己去查看源码
.
.
#if __LP64__
uint16_t _flags; // 2(unsigned类型)
#endif
uint16_t _occupied; //2(unsigned类型)
.
.
//省略代码,有兴趣可以自己去查看源码
.
.
}
通过cache
的源码定义可以得知:cache
的字节为16
,这个时候我们就可以通过地址偏移
得到bits
里面存放类的相关数据(成员、属性、方法、协议等相关数据信息)
-
查看
bits
信息
定义如下四个类:
LGDoctor
,LGPerson
继承TTTeacher
TTPerson
继承LGPerson
//-------------------------- TTTeacher(begin) --------------------------
@interface TTTeacher : NSObject{
NSString *TeacherOne;
}
@property (nonatomic, copy) NSString *teacherName;
@end
@implementation TTTeacher
@end
//-------------------------- TTTeacher (end) --------------------------
//-------------------------- LGPerson(begin) --------------------------
@interface LGPerson : TTTeacher{
NSString *justOne;
}
@property (nonatomic, copy) NSString *name;
@end
@implementation LGPerson
@end
//-------------------------- LGPerson(end) --------------------------
1.通过LLDB查看bits
信息,截图如下:
其中$1->data()
是源码中调用了bits.data()
方法;$2
直接打印出bits
信息
- 【通过
bits
查看属性(properties
)列表】
查看class_rw_t
在源码中的部分定义如下:
struct class_rw_t {
// 只是部分定义
//成员变量
const class_ro_t *ro() const {
auto v = get_ro_or_rwe();
if (slowpath(v.is())) {
return v.get()->ro;
}
return v.get();
}
//获取方法
const method_array_t methods() const {
auto v = get_ro_or_rwe();
if (v.is()) {
return v.get()->methods;
} else {
return method_array_t{v.get()->baseMethods()};
}
}
// 获取属性数组
const property_array_t properties() const {
auto v = get_ro_or_rwe();
if (v.is()) {
return v.get()->properties;
} else {
return property_array_t{v.get()->baseProperties};
}
}
//协议
const protocol_array_t protocols() const {
auto v = get_ro_or_rwe();
if (v.is()) {
return v.get()->protocols;
} else {
return protocol_array_t{v.get()->baseProtocols};
}
}
};
LLDB命令bits
获取属性properties
操作查看如下:
- 【通过
bits
查看方法(methods
)列表】
LLDB命令bits
方法操作查看如下:
- 【通过
bits
查看方法(ro
)列表】
不详细阐述问题描述了,直接总结吧
-
总结
通过bits
存储信息,可以看出类的结构,类的数据存储
,
成员变量:bits->data()
.ro()
. ivars
方法:bits->data()
. methods
属性:bits->data()
.properties
可以查看出类的结构和数据存储位置,通过偏移
查看信息
其中结构体
使用.
调用,对象方法
使用->
调用。