总纲领: OC底层探寻
我们来分析类的结构: 先引入一个列子,(注意以下代码是在objc源码中调试的):
例子说明: CJLPerson继承于NSObject, CJLTeacher继承于CJLPerson
int main(int argc, const char * argv[]) {
@autoreleasepool {
//ISA_MASK 0x00007ffffffffff8ULL
CJLPerson *person = [CJLPerson alloc];
CJLTeacher *teacher = [CJLTeacher alloc];
NSLog(@"Hello, World! %@ - %@",person,teacher);
}
return 0;
}
以下截图引用外部
lldb调试过程 上
lldb调试过程 中
lldb调试过程 下
调试代码有点长, 但是最终我们所得到的结果, 就是非常经典的一幅图:
类的继承以及类的isa指针总结图
类的结构分析
下面我们来一段objc_class的源码:
struct objc_class : objc_object {
// Class ISA; //8字节
Class superclass; //Class是由objc_object定义的, 是一个指针, 8字节
cache_t cache; // formerly cache pointer and vtable //结构体要具体分析里面的属性, 分析出来也是8字节
class_data_bits_t bits; // class_rw_t * plus custom rr/alloc flags
class_rw_t *data() const {
return bits.data();
}
void setData(class_rw_t *newData) {
bits.setData(newData);
}
void setInfo(uint32_t set) {
ASSERT(isFuture() || isRealized());
data()->setFlags(set);
}
void clearInfo(uint32_t clear) {
ASSERT(isFuture() || isRealized());
data()->clearFlags(clear);
}
// set and clear must not overlap
void changeInfo(uint32_t set, uint32_t clear) {
ASSERT(isFuture() || isRealized());
ASSERT((set & clear) == 0);
data()->changeFlags(set, clear);
}
从上面代码我们可以看到 objc_class 继承与 objc_object 而objc_object的源码为:
/// Represents an instance of a class.
struct objc_object {
Class _Nonnull isa OBJC_ISA_AVAILABILITY;
};
我们可以看到objc_object是一个结构体, 并且有一个isa属性, 而objc_class 继承于 objc_objt , 所以objc_class也有isa属性.
我们可以总结一下:
- 所有的对象 , 类 都有isa属性.
- objc_class继承于objc_object, 可以总结为万物皆对象.
要对类的结构分析, 这里要引入一个概念--内存偏移
//数组指针
int c[4] = {1, 2, 3, 4};
int *d = c;
NSLog(@"%p -- %p - %p", &c, &c[0], &c[1]);
NSLog(@"%p -- %p - %p", d, d+1, d+2);
打印结果:
打印结果.png
我们可以通过内存偏移来分析objc_class, 接刚开始objc_class的源码, 我们来分析cache:
struct cache_t {
#if CACHE_MASK_STORAGE == CACHE_MASK_STORAGE_OUTLINED
explicit_atomic _buckets; //*指针, 占8字节
explicit_atomic _mask; //mask_t 是unsigned int 的别名, 占4字节
#elif CACHE_MASK_STORAGE == CACHE_MASK_STORAGE_HIGH_16
explicit_atomic _maskAndBuckets; //uintptr_t 是一个指针, 8字节
mask_t _mask_unused; //mask_t 是unsigned int 的别名, 占4字节
// How much the mask is shifted by.
static constexpr uintptr_t maskShift = 48; //static 静态类型不存储在结构体中, 所以不算是结构体的内存
// Additional bits after the mask which must be zero. msgSend
// takes advantage of these additional bits to construct the value
// `mask << 4` from `_maskAndBuckets` in a single instruction.
static constexpr uintptr_t maskZeroBits = 4;
// The largest mask value we can store.
static constexpr uintptr_t maxMask = ((uintptr_t)1 << (64 - maskShift)) - 1;
// The mask applied to `_maskAndBuckets` to retrieve the buckets pointer.
static constexpr uintptr_t bucketsMask = ((uintptr_t)1 << (maskShift - maskZeroBits)) - 1;
// Ensure we have enough bits for the buckets pointer.
static_assert(bucketsMask >= MACH_VM_MAX_ADDRESS, "Bucket field doesn't have enough bits for arbitrary pointers.");
#elif CACHE_MASK_STORAGE == CACHE_MASK_STORAGE_LOW_4
// _maskAndBuckets stores the mask shift in the low 4 bits, and
// the buckets pointer in the remainder of the value. The mask
// shift is the value where (0xffff >> shift) produces the correct
// mask. This is equal to 16 - log2(cache_size).
explicit_atomic _maskAndBuckets;
mask_t _mask_unused;
static constexpr uintptr_t maskBits = 4;
static constexpr uintptr_t maskMask = (1 << maskBits) - 1;
static constexpr uintptr_t bucketsMask = ~maskMask;
#else
#error Unknown cache mask storage type.
#endif
#if __LP64__
uint16_t _flags; //uint16_t 是unsigned short的别名 占2个字节
#endif
uint16_t _occupied; //uint16_t 是unsigned short的别名 占2个字节
通过上面的分析, 我们可以分析出不管走哪个路径, cache_t 一共占 8 + 4 + 2 + 2 = 16字节, 所以要想知道bits中的内容, 只需通过类的首地址, 然后平移32字节就可以得到了:
打印结果
总结
- 通过
{}定义的成员变量, 会存储在类的bits属性中, 路径为bits --> data() --> ro() --> ivars获取成员变量列表, 除了包括成员变量, 还包括属性定义的成员变量. - 通过
@property定义的属性, 也会存储在类的bits属性中, 路径为bits --> data() --> properties() --> list获取属性列表, 其中只包含属性. - 类的
实例方法存储在类的bits属性中，路径为bits --> methods() --> list获取实例方法列表, 其中除了包括实例方法, 还包括属性的set方法和get方法. - 类的
类方法存储在元类的bits属性中, 路径为元类的bits --> methods() --> list获取类方法列表.