舉個??

我們使用clang命令轉(zhuǎn)成c++文件

xcrun -sdk iphoneos clang -arch arm64 -rewrite-objc main.m -o main.cpp

通過上述命令獲取 Test1 Test2 相關(guān)的源碼:

初探

上圖代碼看出:

• OC對象在底層的本質(zhì)就是結(jié)構(gòu)體,結(jié)構(gòu)體中包含了所有屬性方法和父類信息

• typedef struct objc_object Test1, 可看出Test1是objc_object類型的結(jié)構(gòu)體

typedef struct objc_class *Class;

typedef struct objc_object *id;

可看出:

• Class類實際上是 struct objc_class *結(jié)構(gòu)體指針類型, Class其實就是個別名

• id實際上是 struct objc_object *結(jié)構(gòu)體指針類型, 這就是為什么我們平常定義id類型不帶 *原因
  

• NSObject_IMPL內(nèi)部只有一個成員變量isa
  

• @property屬性在底層取消了屬性而是轉(zhuǎn)換成"下劃線+成員變量"以及set, get方法的形式

• @ interface{}成員變量在底層還是以成員變量的存放, 不會有set, get方法

• struct NSObject_IMPL NSObject_IVARS其實就是ISA

• 結(jié)構(gòu)體是可以繼承的, 在C++是可以繼承的, 在C可以偽繼承。這種繼承的方式是直接將NSObject結(jié)構(gòu)體定義為 Test1中的第一個成員變量, 意味著 Test1 擁有 NSObject中的所有成員變量。所以 NSObject_IVARS 等效于 NSObject中的isa

• 同理,Test2中的第一個成員變量是struct Test1_IMPL Test1_IVARS;

• OC對象在底層被C語言編程成結(jié)構(gòu)體。而C語言結(jié)構(gòu)體的繼承方式，是每一個結(jié)構(gòu)體第一個屬性都包含父結(jié)構(gòu)體的所有信息。如此，實現(xiàn)了OC類的繼承關(guān)系

所以, Test2的結(jié)構(gòu)簡化后是:

struct Test2_IMPL {

Class isa;

NSString *ivar_name;

NSString *_name;

NSString *_name0;

};

Getter和Setter

偏移量定義

通過上述代碼有可看出:

• NSString *_name; NSString *_name0;是自定義的屬性, 在底層是以成員變量的形式存放的

• 定義的屬性，底層自動添加了 get 和 set 方法。get 方法名為 _I_類名_屬性名，set 方法名為 _I_類名_set屬性名_,例如:_I_Test1_name _I_Test1_setName_ 就是他們的get set方法

• Test1 * self, SEL _cmd,這些是隱藏參數(shù),只存在于底層

• get方法取值return (*(NSString **)((char *)self + OBJC_IVAR_$_TestObj$_SAName));, 實際上也是一種平移取值方法, self(首地址) + OBJC_IVAR_$_TestObj$_SAName(偏移量) = 想要獲取值的地址, 然后通過直接訪問指針地址，返回指針地址的值

• set方法則是通過調(diào)用objc_setProperty

什么是對象

• 對象: 所有繼承于objc_object的都叫做對象

• 實例對象: 即是類對象objc_class實例化出來的

• isa: 所有對象都有一個isa,指向它的類或元類,里面存儲這類或元類的信息

struct objc_object

內(nèi)存優(yōu)化看這里

struct objc_class

深入探索

示例:

image.png

image.png

尋找父類

• 通過內(nèi)存位移獲取到了實例對象m的類對象Man

• 根據(jù)類對象objc_class結(jié)構(gòu),可以看出superclass在isa之后,isa占8位,所以通過類地址偏移8位獲取到父類Person

• 先獲取到Person的isa是0x00000001000089d8

• 然后內(nèi)存偏移8位,獲取到它的父類NSObject

• 同上繼續(xù)查找

isa溯源

元類的定義和創(chuàng)建都由系統(tǒng)控制，由編譯器自動完成，不受我們管理

實例對象的isa來自于類，類也是對象。那類的isa就指向元類

類既然是對象，就需要管理方法、屬性的存儲和歸屬。而這個管理者，就是元類（Meta)

• 通過獲取Man類的isa,打印出來還是Man,即是Man的元類

• 繼續(xù)打印Man的isa,獲取到Man的根元類NSObject: 0x00000001003720f0,

• 根元類NSObject的isa則指向自己0x00000001003720f0

• 通過直接打印NSObject類地址,發(fā)現(xiàn)與上圖中的不一致

• 而且NSObject的isa也指向上圖的NSObject

• 所以上圖的NSObject: 0x00000001003720f0是根元類

• 按照上面的方法,獲取根元類0x00000001003720f0的父類

可以看到,根元類的父類isa剛好指向NSObject本類0x0000000100372140

• 獲取Man元類的父類數(shù)據(jù)

可以看出,Man元類的父類是Person的元類

以上得出結(jié)論如下圖:

Set方法

• 外部set方法: 個性化定制層（例如setName、setAge等）

↓

• objc_setProperty：接口隔離層 （將外界信息轉(zhuǎn)化為對內(nèi)存地址和值的操作）

↓

• reallySetProperty：底層實現(xiàn)層 （賦值和內(nèi)存管理）

LLVM中的objc_setProperty

• 在llvm源碼中搜索"objc_setProperty"

發(fā)現(xiàn)getSetPropertyFn()方法中調(diào)用CGM.CreateRuntimeFunction(FTy, "objc_setProperty");CGM創(chuàng)建runtime函數(shù)objc_setProperty

Fn: 為function函數(shù)的縮寫

• 全局搜索getSetPropertyFn()

• 查詢GetPropertySetFunction

可看到如果case為GetSetProperty和SetPropertyAndExpressionGet會調(diào)用GetPropertySetFunction

其中UseOptimizedSetter(CGM)這個判斷后面標注為// 10.8 and iOS 6.0 code and GC is off即10.8和iOS 6.0代碼，GC關(guān)閉, 所以新版本直接走GetPropertySetFunction

• 查詢GetSetProperty

IsCopy: 如果屬性修飾符為copy, 直接會調(diào)用objc_setProperty

Retain & !IsAtomic: 如果屬性修飾符為retain, 并且為非原子性nonatomic, 也會調(diào)用objc_setProperty

• 驗證:

image.png

可看到 copy或者 retain&nonatomic,會調(diào)用objc_setProperty

assgin的話

直接進行偏移后賦值操作

• retain和copy都是調(diào)用了objc_setProperty。 不同的是objc_setProperty內(nèi)部實現(xiàn)不同（詳看objc4源碼中的objc_setProperty代碼）

• copy和mutableCopy：是新開辟空間，舊值release；

其他修飾類型：是新值retain，舊值release。

• strong、assign類型都是直接使用地址進行賦值(通過對象地址偏移相應(yīng)字節(jié)找到屬性地址)

• 如果在set方法后加入斷點，可以在匯編層看到所有屬性賦值后，會調(diào)用objc_storeStrong。

ARC下, retain和strong都走這里:

探索

+ (id)self {

/// 當前類對象

return (id)self;

}

- (id)self {

/// 返回當前實例

return self;

}

+ (Class)class {

/// 返回當前類

return self;

}

- (Class)class {

/// 當前實例對象的類

return object_getClass(self);

}

+ (Class)superclass {

/// 返回當前類的父類

return self->getSuperclass();

}

- (Class)superclass {

/// 返回當前類的父類

return [self class]->getSuperclass();

}

+ (BOOL)isMemberOfClass:(Class)cls {

/// 當前類的元類是否與傳入的類相等

return self->ISA() == cls;

}

- (BOOL)isMemberOfClass:(Class)cls {

/// 當前實例對象的類是否與傳入的類相等

return [self class] == cls;

}

+ (BOOL)isKindOfClass:(Class)cls {

// 循環(huán)判斷

// 元類 vs 傳入類

// 父元類 vs 傳入類

// 根元類 vs 傳入類

// 根類 vs 傳入類

for (Class tcls = self->ISA(); tcls; tcls = tcls->getSuperclass()) {

if (tcls == cls) return YES;

}

return NO;

}

- (BOOL)isKindOfClass:(Class)cls {

// 循環(huán)判斷

// 類 vs 傳入類

// 父類 vs 傳入類

// 根類 vs 傳入類

// nil vs 傳入類

for (Class tcls = [self class]; tcls; tcls = tcls->getSuperclass()) {

if (tcls == cls) return YES;

}

return NO;

}

isKindOfClass的底層實現(xiàn):

// Calls [obj isKindOfClass]

BOOL

objc_opt_isKindOfClass(id obj, Class otherClass)

{

#if __OBJC2__

if (slowpath(!obj)) return NO;

// 做了一步obj->getIsa() 獲取isa, 即

// 如果obj是對象，則isa是類，

// 如果obj是類，則isa是元類

Class cls = obj->getIsa();

// 緩存中是否能查找到當前類的isKindOfClass方法

// 找到走if

if (fastpath(!cls->hasCustomCore())) {

// 循環(huán)判斷

// 如果是對象

// 當前類 vs 傳入類

// 父類 vs 傳入類

// 根類 vs 傳入類

// nil vs 傳入類

// 如果是類

// 元類 vs 傳入類

// 父元類 vs 傳入類

// 根元類 vs 傳入類

for (Class tcls = cls; tcls; tcls = tcls->getSuperclass()) {

if (tcls == otherClass) return YES;

}

return NO;

}

#endif

/// 沒找到,直接發(fā)送消息

return ((BOOL(*)(id, SEL, Class))objc_msgSend)(obj, @selector(isKindOfClass:), otherClass);

}