iOS weak 底层实现原理(一)：DisguisedPtr

原文：https://juejin.im/post/6865468675940417550

DisguisedPtr

为了全面透彻的理解 weak 关键字，现在从最底层的数据结构开始挖掘，力求构建一个完整的认知体系。

定义位于: Project Headers/objc-private.h Line 904

指针伪装模版类 Disguised，与此对应的概念是指针伪装。

DisguisedPtr 通过运算使指针隐藏于系统工具（如 leaks 工具），同时保持指针的能力，其作用是通过计算把保存的 T 的指针隐藏起来，实现指针到整数的映射。

根据 Disguised 这个英文单词我们或许能猜出一部分信息，Ptr 是 Pointer （指针）的缩写，硬翻译的话可以理解为：掩藏指针，封装指针，看它的定义再直白一点的话，大概就是指针本身的地址值与 unsigned long 来回相互转化。

Disguised /dɪs'ɡaɪz/
vt. 假装；掩饰；隐瞒
n. 伪装；假装；用作伪装的东西
复制代码

这个模版类用来封装 nil ptr，让 nil 指针像 non-nil 指针那样正常运行它的操作，而不会让程序崩溃。

// DisguisedPtr acts like pointer type T*, except the 
// DisguisedPtr 的作用类似指针类型 T*,

// stored value is disguised to hide it from tools like `leaks`.
// 除了将存储的值隐藏起来，使其不受 `leaks` 之类的工具的影响。

// nil is disguised as itself so zero-filled memory works as expected, 
// nil 被伪装成它自己，这样零填充的内存也能如预期那样工作，

// which means 0x80..00 is also disguised as itself but we don't care.
// 意思是 Ox80...00 也伪装成它自己，但是我们不在乎。

// Note that weak_entry_t knows about this encoding.
// 注意 weak_entry_t 知道这种编码。

template 
class DisguisedPtr {
    // typedef unsigned long uintptr_t;
    // 无符号 long 类型的 value 成员变量
    uintptr_t value;

    static uintptr_t disguise(T* ptr) { // 指针隐藏
        // 相当于直接把 T 指针的地址转化为 unsigned long 并取负值
        return -(uintptr_t)ptr;
    }

    static T* undisguise(uintptr_t val) { // 指针显示
        // 把 val 转为指针地址，对应上面的 disguise 函数
        return (T*)-val;
    }

 public:
    DisguisedPtr() { } // 构造函数

    // 初始化列表，显式初始化 value 成员变量
    DisguisedPtr(T* ptr) : value(disguise(ptr)) { } // 指针隐藏
    DisguisedPtr(const DisguisedPtr& ptr) : value(ptr.value) { }

    // T* 赋值函数
    DisguisedPtr& operator = (T* rhs) {
        value = disguise(rhs);
        return *this;
    }

    // 引用赋值函数
    DisguisedPtr& operator = (const DisguisedPtr& rhs) {
        value = rhs.value;
        return *this;
    }

    // 重载运算符
    operator T* () const {
        // 转为指针
        return undisguise(value);
    }
    T* operator -> () const { 
        // 转为指针
        return undisguise(value);
    }
    T& operator * () const { 
        // 转化为指针并取出该指针指向的内容
        return *undisguise(value);
    }
    T& operator [] (size_t i) const {
        return undisguise(value)[i];
    }

    // pointer arithmetic operators omitted 
    // 省略的指针算术运算符
    // because we don't currently use them anywhere
    // 因为目前我们不在任何地方使用它
};

// fixme type id is weird and not identical to objc_object*
static inline bool operator == (DisguisedPtr lhs, id rhs) {
    return lhs == (objc_object *)rhs;
}
static inline bool operator != (DisguisedPtr lhs, id rhs) {
    return lhs != (objc_object *)rhs;
}
复制代码

参考链接:

• 使用intptr_t和uintptr_t
• Object Runtime -- Weak
• OC Runtime之Weak(2)---weak_entry_t
• iOS 关联对象 - DisguisedPtr
• Objective-C运行时-动态特性
• Objective-C runtime机制(7)——SideTables, SideTable, weak_table, weak_entry_t

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