iOS底层探索之类的结构(下)

Posted 2021-06-30 卡卡西Sensei

在之前的几篇博客里面，已经介绍了，类的底层结构，还有isa的走位流程，元类的继承链，对象方法，类方法的存放位置，以及如何通过lldb获取成员和属性、对象方法，类方法。

iOS底层探索之类的结构(上)
iOS底层探索之类的结构(中)

本篇博客主要做一些补充和扩展。

成员变量和属性

开发年限比较久的ios程序员，都知道在iOS5之前，经常看到一个大括号里面定义了成员变量，同时用了@property声明，而且还在@implementation中使用@synthesize方法。

其实，发生这种状况根本原因是苹果将默认编译器从GCC转换为LLVM(low level virtual machine)，才不再需要为属性声明实例变量了。

在没有更改之前，属性的正常写法需要成员变量+ @property + @synthesize成员变量三个步骤。 更换为LLVM之后，编译器在编译过程中发现没有新的实例变量后，就会生成一个下划线开头的实例变量。因此现在我们不必在声明一个实例变量。

现在@property声明的属性不仅仅默认给我们生成一个_类型的成员变量，同时也会生成setter/getter方法。

• 属性 = 带下划线成员变量 + setter + getter ⽅法
• 实例变量 : 特殊的成员变量 (类的实例化)

从以上clang底层源码也可以验证，@property声明的属性默认会生成一个_类型的成员变量，同时也会生成setter/getter方法。

objc_setProperty

但是我们从上面的底层源码发现了一个问题，有的set方法里面是通过objc_setProperty获取属性，有的是通过内存的平移。这是什么原因了呢？通过对比不同属性设置带有copy和不带有copy的底层源码分析，可以找到原因是copy这个设置的问题！那么为验证这个结论，我们去底层看看！

LLVM

那我们去llvm源码里面看看，objc_setProperty的实现逻辑，你怎么就知道去llvm不是去objc源码看呢？请看下图分析

首先在底层也就是下层，苹果的源码是固定的，是不会改变的(这里的不变是指不会根据你代码来改变，因为底层逻辑已经写好了)。在上层，我们程序开发人员，会写很多中属性，那么就会有各种各种的奇奇怪怪的代码出现，就有各种的set形式的代码，比如setName、setAge、setXX。。。等等。

这对编译器来说，只是_cmd的方法名字不一样，那就需要一个中间层来把这些奇奇怪怪的，做一下处理，以便于和底层去交互，因为底层逻辑已经封装好，不可能动态的改变的。那我们去研究objc_setProperty就不可能在运行时了，只能在编译时了，所以我们去就llvm里面看看！

那上层和objc_setProperty之间有着怎样的联系呢？

我们在llvm里面找到了getGetPropertyFn这个函数，是获取创建的CreateRuntimeFunction，里面有objc_setProperty这个参数。那么为什么创建呢？继续往下看看，在哪里调用了

既然调用了，肯定是有条件的，是真的是是因为property的copy吗？我们找到条件，就可以反推知道objc_setProperty的作用了。继续往下看

看看上面的代码有没有发现什么？这有个属性imp的策略PropertyImplStrategy，那么再继续往下找

看到没有，如果IsCopy为真就Kind = GetSetProperty，这也就验证了博客开篇的猜想，只有属性里面用copy修饰的，才会有objc_setProperty。

代码获取类的信息

iOS底层探索之类的结构(上)
iOS底层探索之类的结构(中)
在之前的博客里面，我们已经知道了，可以在控制台通过lldb获取类的信息，那么现在我们通过代码来获取下。

class_copyMethodList

void lgObjc_copyMethodList(Class pClass){
    unsigned int count = 0;
    Method *methods = class_copyMethodList(pClass, &count);
    for (unsigned int i=0; i < count; i++) {
        Method const method = methods[i];
        //获取方法名
        NSString *key = NSStringFromSelector(method_getName(method));
        
        LGLog(@"Method, name: %@", key);
    }
    free(methods);
}

class_getInstanceMethod

//获取实例方法
void lgInstanceMethod_classToMetaclass(Class pClass){
    
    const char *className = class_getName(pClass);
    Class metaClass = objc_getMetaClass(className);
    
    Method method1 = class_getInstanceMethod(pClass, @selector(sayHello));
    Method method2 = class_getInstanceMethod(metaClass, @selector(sayHello));

    Method method3 = class_getInstanceMethod(pClass, @selector(sayHappy));
    Method method4 = class_getInstanceMethod(metaClass, @selector(sayHappy));
    
    LGLog(@"%s - %p-%p-%p-%p",__func__,method1,method2,method3,method4);
}

class_getClassMethod

//获取类方法
void lgClassMethod_classToMetaclass(Class pClass){
    
    const char *className = class_getName(pClass);
    Class metaClass = objc_getMetaClass(className);
    
    Method method1 = class_getClassMethod(pClass, @selector(sayHello));
    Method method2 = class_getClassMethod(metaClass, @selector(sayHello));

//    - (void)sayHello;
//    + (void)sayHappy;
    Method method3 = class_getClassMethod(pClass, @selector(sayHappy));
    Method method4 = class_getClassMethod(metaClass, @selector(sayHappy));
    
    LGLog(@"%s-%p-%p-%p-%p",__func__,method1,method2,method3,method4);
}

class_getMethodImplementation

void lgIMP_classToMetaclass(Class pClass){
    
    const char *className = class_getName(pClass);
    Class metaClass = objc_getMetaClass(className);

    IMP imp1 = class_getMethodImplementation(pClass, @selector(sayHello));
    IMP imp2 = class_getMethodImplementation(metaClass, @selector(sayHello));// 0
    // sel -> imp 方法的查找流程 imp_farw
    IMP imp3 = class_getMethodImplementation(pClass, @selector(sayHappy)); // 0
    IMP imp4 = class_getMethodImplementation(metaClass, @selector(sayHappy));

    NSLog(@"%p-%p-%p-%p",imp1,imp2,imp3,imp4);
    NSLog(@"%s",__func__);

}

代码测试验证

IMP,SEL

• SEL : 类成员方法的指针，但不同于C语言中的函数指针，函数指针直接保存了方法的地址，但SEL只是方法编号。
• IMP:一个函数指针,保存了方法的地址
• SEL和IMP的关系就：SEL就相当于书本的⽬录标题，IMP就是书本的⻚码，函数就是具体页码对应的内容。

扩展

我们已经学了这么多类的相关的知识了，那么我们看看下面这个面试题

    BOOL re1 = [(id)[NSObject class] isKindOfClass:[NSObject class]]; 
    BOOL re2 = [(id)[NSObject class] isMemberOfClass:[NSObject class]]; 
    BOOL re3 = [(id)[JPPerson class] isKindOfClass:[JPPerson class]];    
    BOOL re4 = [(id)[JPPerson class] isMemberOfClass:[JPPerson class]];    
 
    NSLog(@" re1 :%hhd\\n re2 :%hhd\\n re3 :%hhd\\n re4 :%hhd\\n,%hhd,%hhd",re1,re2,re3,re4,re9,re10);

    BOOL re5 = [(id)[NSObject alloc] isKindOfClass:[NSObject class]];       
    BOOL re6 = [(id)[NSObject alloc] isMemberOfClass:[NSObject class]];     
    BOOL re7 = [(id)[JPPerson alloc] isKindOfClass:[JPPerson class]];       
    BOOL re8 = [(id)[JPPerson alloc] isMemberOfClass:[JPPerson class]];     
    NSLog(@" re5 :%hhd\\n re6 :%hhd\\n re7 :%hhd\\n re8 :%hhd\\n",re5,re6,re7,re8);

代码运行结果

+ isKindOfClass

+ (BOOL)isKindOfClass:(Class)cls {
    for (Class tcls = self->ISA(); tcls; tcls = tcls->getSuperclass()) {
        if (tcls == cls) return YES;
    }
    return NO;
}

- isKindOfClass

- (BOOL)isKindOfClass:(Class)cls {
    for (Class tcls = [self class]; tcls; tcls = tcls->getSuperclass()) {
        if (tcls == cls) return YES;
    }
    return NO;
}

+ isMemberOfClass

+ (BOOL)isMemberOfClass:(Class)cls {
    return self->ISA() == cls;
}

- isMemberOfClass

- (BOOL)isMemberOfClass:(Class)cls {
    return [self class] == cls;
}
- (Class)class {
    return object_getClass(self);
}

分析

• re1 传入的是NSObject的类，获取元类与NSObject不等，继续寻找获取元类的父类为NSObject与传入的值相等，返回true
• re2是NSObject类调用类方法isMemberOfClass与NSObject类比较，很明显，NSObject的元类与NSObject本身并不相等，所以返回false
• re3 传入的是JPPerson的类，获取元类与JPPerson不等，继续寻找获取元类的父类为NSObject的元类，与传入的值依旧不等，继续往上NSObject元类的父类为NSObject依旧不等，再往上就是nil，最后返回false
  -re4是JPPerson类调用类方法isMemberOfClass与JPPerson类比较，JPPerson的元类与JPPerson本身并不相等，所以返回false.
• re5 传入的是NSObject的实例，获取对象的类，与NSObject相等，返回true
• re7 传入的是JPPerson的实例，获取对象的类，与JPPerson相等，返回true
  -re8是JPPerson的实例调用实例方法isMemberOfClass与JPPerson类比较，明显的他们是相同的，所以返回true

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