从_swift_allocObject_开始分析Swift对象

首先定义一个Swift类,打断点,进入到汇编模式;

会看callq一个__allocating_init()函数,沿着此函数开始Swift类的探索

main

设置符号断点:__allocating_init,发现其调用了swift_allocObject;

__allocating_init()

进入到swift_allocObject,其属于libswiftCore.dylib,然后进入到底层源码

swift_allocObject
_swift_allocObject源码

_swift_allocObject源码可知,主要有以下几个部分

1、通过swift_slowAlloc开辟空间并进行内存对齐

2、通过new (object) HeapObject(metadata); 初始化一个实例对象

3、返回对象是HeapObject,所以当前对象的内存结构就是HeapObject的内存结构

swift_slowAlloc

进入到swift_slowAlloc源码,主要就是通过malloc在堆内存中开辟size大小的内存空间,并返回内存地址(主要是用于存储实例变量)

HeapObject

HeapObject是一个结构体;

初始化HeapObject需要两个参数metadata (HeapMetadata),refCounts(InlineRefCounts)

其中:

HeapMetadata是一个结构体占8个字节;

TargetHeapMetadata结构体

refCounts是引用计数,类型是:InlineRefCounts,而InlineRefCounts是RefCounts的一个别名,占8个字节

typedef RefCounts InlineRefCounts;

RefCounts

分析至此可知:

1、对于对象来说,其本质是一个HeapObject结构体,默认16字节内存大小

2、Swift内存分配流程是:__allocating_init --> swift_allocObject -->  _swift_allocObject_ --> swift_slowAlloc --> malloc

HeapMetadata类型分析:

HeapMetadata

HeapMetadata是TargetHeapMetadata的别名,接收一个参数InProcess

进入TargetHeapMetadata类源码,发现其继承自TargetMetadata:

TargetHeapMetadata

TargetHeapMetadata本质上是一个模版类型,其中定义了一些所需的数据结构;

其构造方法TargetHeapMetadata传入一个MetadataKind类型的参数(通过前面分析可知,此处的kind就是InProcess)

TargetMetadata

在TargetMetadata源码中可知,有Kind属性,kind的类型就是之前传入的Inprocess.

MetadataKind

通过TargetHeapMetadata和TargetMetadata可知kind的类型是MetadataKind;

进入其源码发现类型其实就是uint32_t,主要作用就是区分是哪种类型的元数据

进入到MetadataKind.def中,其中记录了所有类型的元数据;

元数据

明确了kind的作用,回到TargetMetadata中,找到getClassObject方法,在该方法中去匹配kind,返回值是TargetClassMetadata

targetClassMetadata定义
getClassObject

通过上图中红色框中内容可知,如果是swift原生则直接将this强转为ClassMetadata

using ClassMetadata = TargetClassMetadata;

进入到TaretClassMetadata中,其继承自:TargetAnyClassMetadata,看其源码有如下属性,这些属性也是类结构的部分

TargetClassMetadata

TargetClassMetadata中的属性:

ClassFlags Flags;    //swift特有的标志

uint32_t InstanceAddressPoint;    //实例独享内存首地址

uint32_t InstanceSize;    //实例对象内存大小

uint16_t InstanceAlignMask;    //实例对象内存对齐方式

uint16_t Reserved;    //运行时保留字段

uint32_t ClassSize;    //类的内存大小

uint32_t ClassAddressPoint;    //类的内存首地址


进入到TargetAnyClassMetadata,发现其继承自TargetHeapMetadata

TargetAnyClassMetadata

通过以上源码分析可知:

当metadata的kind为Class时,继承关系如下:

1、TargetClassMetadata --->TargetAnyClassMetadata-->TargetHeapMatadata-->TargetMetadata

2、当前类返回的实际类型是TargetClassMetadata,而TargetMatedata中只有一个属性Kind;TargetAnyClassClassMetadata有4个属性:Kind、Superclass、CacheData、Data

3、当前class存放的属性由 TargetClassMetadata属性+TargetAnyClassMetadata属性+TargetMetaData属性构成

即:

struct swift_class_t: NSObject {

    void *kind;        //相当于oc中的iSA

    void *superClass;

    void *cacheData;

    void *data;

   ClassFlags Flags;    //swift特有的标志

   uint32_t InstanceAddressPoint;    //实例独享内存首地址

   uint32_t InstanceSize;    //实例对象内存大小

   uint16_t InstanceAlignMask;    //实例对象内存对齐方式

   uint16_t Reserved;    //运行时保留字段

   uint32_t ClassSize;    //类的内存大小

   uint32_t ClassAddressPoint;    //类的内存首地址

    void *description;

    ...

}

Swift与OC的对比

1、实例对象:

OC中的实例对象本质是结构体,通过底层的objc_object模版创建,类是继承自objc_class

Swift中的实例对象本质是结构体,类型是HeapObject,比OC多了一个refCounts

2、方法列表:

OC中的方法列表存储在objc_class结构体bi(class_rw_t)的methodList中

Swift中的方法存储在metadata元数据中

3、引用计数:

OC中的ARC是存储在全局的sidetable中

Swift中的引用计数是对象内部由一个refCounts属性存储

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