举个🌰
我们使用clang命令转成c++文件
xcrun -sdk iphoneos clang -arch arm64 -rewrite-objc main.m -o main.cpp
通过上述命令获取 Test1 Test2 相关的源码
初探
上图代码看出:
- OC对象在底层的本质就是结构体,结构体中包含了所有属性方法和父类信息
-
typedef struct objc_object Test1, 可看出Test1是objc_object类型的结构体
typedef struct objc_class *Class;
typedef struct objc_object *id;
可看出:
Class类实际上是struct objc_class *结构体指针类型,Class其实就是个别名-
id实际上是struct objc_object *结构体指针类型, 这就是为什么我们平常定义id类型不带*原因
NSObject_IMPL内部只有一个成员变量isa
- @property属性在底层取消了属性而是转换成"下划线+成员变量"以及set, get方法的形式
- @ interface{}成员变量在底层还是以成员变量的存放, 不会有set, get方法
-
struct NSObject_IMPL NSObject_IVARS其实就是ISA - 结构体是可以继承的, 在C++是可以继承的, 在C可以伪继承。这种继承的方式是直接将NSObject结构体定义为 Test1中的第一个成员变量, 意味着 Test1 拥有 NSObject中的所有成员变量。所以
NSObject_IVARS等效于NSObject中的isa - 同理,
Test2中的第一个成员变量是struct Test1_IMPL Test1_IVARS; - OC对象在底层被C语言编程成结构体。而C语言结构体的继承方式，是每一个结构体第一个属性都包含父结构体的所有信息。如此，实现了OC类的继承关系
所以, Test2的结构简化后是:
struct Test2_IMPL {
Class isa;
NSString *ivar_name;
NSString *_name;
NSString *_name0;
};
Getter和Setter
偏移量定义
通过上述代码有可看出:
-
NSString *_name; NSString *_name0;是自定义的属性, 在底层是以成员变量的形式存放的 - 定义的属性，底层自动添加了 get 和 set 方法。get 方法名为
_I_类名_属性名，set 方法名为_I_类名_set属性名_,例如:_I_Test1_name_I_Test1_setName_就是他们的getset方法 -
Test1 * self, SEL _cmd,这些是隐藏参数,只存在于底层 -
get方法取值return (*(NSString **)((char *)self + OBJC_IVAR_$_TestObj$_SAName));, 实际上也是一种平移取值方法,self(首地址) + OBJC_IVAR_$_TestObj$_SAName(偏移量) = 想要获取值的地址, 然后通过直接访问指针地址，返回指针地址的值 -
set方法则是通过调用objc_setProperty
什么是对象
-
对象: 所有继承于objc_object的都叫做对象 -
实例对象: 即是类对象objc_class实例化出来的 -
isa: 所有对象都有一个isa,指向它的类或元类,里面存储这类或元类的信息
struct objc_object
对象类型的底层结构,首元素是isa(这里涉及到struct结构的内存优化，我们这里记住结论。isa在objc_object的首位元素即可)
内存优化看这里
struct objc_class
从上图的结构可以看出,在类的内存中，首地址表示isa，superclass在isa后面，需要内存地址偏移8位获取
深入探索
示例:
寻找父类
- 通过内存位移获取到了实例对象
m的类对象Man
-
根据类对象
objc_class结构,可以看出superclass在isa之后,isa占8位,所以通过类地址偏移8位获取到父类Person
先获取到
Person的isa是0x00000001000089d8-
然后内存偏移8位,获取到它的父类
NSObject
-
同上继续查找
NSObjet 的父类是nil（0x0000000000000000） over!
isa溯源
元类的定义和创建都由系统控制，由编译器自动完成，不受我们管理
实例对象的isa来自于类，类也是对象。那类的isa就指向元类
类既然是对象，就需要管理方法、属性的存储和归属。而这个管理者，就是元类（Meta)
-
通过获取
Man类的isa,打印出来还是Man,即是Man的元类
继续打印
Man的isa,获取到Man的根元类NSObject: 0x00000001003720f0,-
根元类
NSObject的isa则指向自己0x00000001003720f0
3e92714ded3a0957ba5cb946fefa81bd-65049.png 通过直接打印
NSObject类地址,发现与上图中的不一致而且
NSObject的isa也指向上图的NSObject-
所以上图的
NSObject: 0x00000001003720f0是根元类
-
按照上面的方法,获取根元类
0x00000001003720f0的父类
可以看到,根元类的父类
isa刚好指向NSObject本类0x0000000100372140
- 获取
Man元类的父类数据
image.png
可以看出,
Man元类的父类是Person的元类
以上得出结论如下图:
Set方法
set方法最终会走到reallySetProperty做处理
objc_setProperty相当于一个承上启下接口, 上层许多个set方法直接对接llvm, 则llvm需要针对每一个set做对应处理, 则会很麻烦。所以苹果设置了一个中间层(接口隔离层)objc_setProperty, 令他处理一部分set方法, 保证无论上层怎么变, 传入llvm的格式不会有变化。主要是达到上下层接口隔离的目的
- 外部set方法: 个性化定制层（例如setName、setAge等）
↓ - objc_setProperty：接口隔离层 （将外界信息转化为对内存地址和值的操作）
↓ - reallySetProperty：底层实现层 （赋值和内存管理）
LLVM中的objc_setProperty
- 在llvm源码中搜索
"objc_setProperty"
发现getSetPropertyFn()方法中调用CGM.CreateRuntimeFunction(FTy, "objc_setProperty");CGM创建runtime函数objc_setProperty
Fn: 为function函数的缩写
-
全局搜索
getSetPropertyFn()
-
查询
GetPropertySetFunction
可看到如果case为GetSetProperty和SetPropertyAndExpressionGet会调用GetPropertySetFunction
其中UseOptimizedSetter(CGM)这个判断后面标注为// 10.8 and iOS 6.0 code and GC is off即10.8和iOS 6.0代码，GC关闭, 所以新版本直接走GetPropertySetFunction
-
查询GetSetProperty
IsCopy: 如果属性修饰符为copy, 直接会调用objc_setProperty
Retain & !IsAtomic: 如果属性修饰符为retain, 并且为非原子性nonatomic, 也会调用objc_setProperty
-
验证:
可看到 copy或者 retain&nonatomic,会调用objc_setProperty
assign的话
直接进行偏移后赋值操作
- retain和copy都是调用了objc_setProperty。 不同的是objc_setProperty内部实现不同（详看objc4源码中的objc_setProperty代码）
- copy和mutableCopy：是新开辟空间，旧值release；
其他修饰类型：是新值retain，旧值release。 - strong、assign类型都是直接使用地址进行赋值(通过对象地址偏移相应字节找到属性地址)
- 如果在set方法后加入断点，可以在汇编层看到所有属性赋值后，会调用objc_storeStrong。
ARC下, retain和strong都走这里:
[图片上传失败...(image-c94f02-1729845469374)]
先retain新值,然后赋值再将旧值release
测试
+ (id)self {
/// 当前类对象
return (id)self;
}
- (id)self {
/// 返回当前实例
return self;
}
+ (Class)class {
/// 返回当前类
return self;
}
- (Class)class {
/// 当前实例对象的类
return object_getClass(self);
}
+ (Class)superclass {
/// 返回当前类的父类
return self->getSuperclass();
}
- (Class)superclass {
/// 返回当前类的父类
return [self class]->getSuperclass();
}
+ (BOOL)isMemberOfClass:(Class)cls {
/// 当前类的元类是否与传入的类相等
return self->ISA() == cls;
}
- (BOOL)isMemberOfClass:(Class)cls {
/// 当前实例对象的类是否与传入的类相等
return [self class] == cls;
}
+ (BOOL)isKindOfClass:(Class)cls {
// 循环判断
// 元类 vs 传入类
// 父元类 vs 传入类
// 根元类 vs 传入类
// 根类 vs 传入类
for (Class tcls = self->ISA(); tcls; tcls = tcls->getSuperclass()) {
if (tcls == cls) return YES;
}
return NO;
}
- (BOOL)isKindOfClass:(Class)cls {
// 循环判断
// 类 vs 传入类
// 父类 vs 传入类
// 根类 vs 传入类
// nil vs 传入类
for (Class tcls = [self class]; tcls; tcls = tcls->getSuperclass()) {
if (tcls == cls) return YES;
}
return NO;
}
isKindOfClass的底层实现:
// Calls [obj isKindOfClass]
BOOL
objc_opt_isKindOfClass(id obj, Class otherClass)
{
#if __OBJC2__
if (slowpath(!obj)) return NO;
// 做了一步obj->getIsa() 获取isa, 即
// 如果obj是对象，则isa是类，
// 如果obj是类，则isa是元类
Class cls = obj->getIsa();
// 缓存中是否能查找到当前类的isKindOfClass方法
// 找到走if
if (fastpath(!cls->hasCustomCore())) {
// 循环判断
// 如果是对象
// 当前类 vs 传入类
// 父类 vs 传入类
// 根类 vs 传入类
// nil vs 传入类
// 如果是类
// 元类 vs 传入类
// 父元类 vs 传入类
// 根元类 vs 传入类
for (Class tcls = cls; tcls; tcls = tcls->getSuperclass()) {
if (tcls == otherClass) return YES;
}
return NO;
}
#endif
/// 没找到,直接发送消息
return ((BOOL(*)(id, SEL, Class))objc_msgSend)(obj, @selector(isKindOfClass:), otherClass);
}
