一宋列、位運算

1. &：按位與辆布，可以用來取出特定位的值瞬矩。需要取哪一位，就將哪一位置為0锋玲。掩碼景用，一般是用來按位與運算。

        0011
       &0010
       ------
        0010
   

2. |：按位或惭蹂，可以用來設(shè)置某一位的值伞插。需要設(shè)置哪一位，就將哪一位置為1剿干。

        0001
       |0010
       ------
        0011
   

3. ~：按位取反

4. #define MJRichMask (1<<1)蜂怎，代表左移一位

5. 使用位域

   struct {
       char tall : 1; // 只使用1位，默認(rèn)開始是最右邊一位
       char rich : 1;
       char handsome : 1;
   } tallRichHandsome;
   

二置尔、isa

1. 變化

   • 在arm64架構(gòu)之前杠步，isa就是一個普通的指針，存儲著Class榜轿、Meta-Class對象的內(nèi)存地址
   • 從arm64架構(gòu)開始幽歼，對isa進行了優(yōu)化，變成了一個共用體（union）結(jié)構(gòu)谬盐，使用位域來存儲更多的信息

       union isa_t {
       isa_t() { }
       isa_t(uintptr_t value) : bits(value) { }
   
       Class cls;
       uintptr_t bits;
   #if defined(ISA_BITFIELD)
       struct {
           ISA_BITFIELD;  // defined in isa.h
       };
   #endif
   };
       #   define ISA_BITFIELD                                                      \
         uintptr_t nonpointer        : 1;                                       \
         uintptr_t has_assoc         : 1;                                       \
         uintptr_t has_cxx_dtor      : 1;                                       \
         uintptr_t shiftcls          : 33; /*MACH_VM_MAX_ADDRESS 0x1000000000*/ \
         uintptr_t magic             : 6;                                       \
         uintptr_t weakly_referenced : 1;                                       \
         uintptr_t deallocating      : 1;                                       \
         uintptr_t has_sidetable_rc  : 1;                                       \
         uintptr_t extra_rc          : 19
   

2. isa位域詳解

   • nonpointer

   0甸私，代表普通指針，存儲著Class飞傀、Meta-Class對象的內(nèi)存地址
   1皇型，代表優(yōu)化過诬烹，使用位域存儲更多的信息

   • has_assoc

   是否設(shè)置過關(guān)聯(lián)對象，如果沒有弃鸦，釋放時會更快

   • has_cxx_dtor

   是否有c++的析構(gòu)函數(shù)（.cxx_destruct）绞吁，如果沒有，釋放時會更快

   • shiftcls

   存儲著Class唬格、Meta-Class對象的內(nèi)存地址信息

   • magic

   用于在調(diào)試時分辨對象是否未完成初始化

   • weakly_referenced

   是否有被弱引用指向過家破，如果沒有，釋放時會更快

   • deallocating

   對象是否正在釋放

   • has_sidetable_rc

   引用計數(shù)器是否過大無法存儲在isa中
   如果為1购岗，那么引用計數(shù)會存儲在一個叫SideTable的類的屬性中

   • extra_rc

   里面存儲的值是引用計數(shù)器減1

三汰聋、Class

1. Class結(jié)構(gòu)

   
   
   image.png

2. class_rw_t

   • class_rw_t里邊的methods、properties喊积、protocols都是二維數(shù)組烹困，是可讀可寫的，包含了類的初始內(nèi)容注服，分類的內(nèi)容
     
     image.png

3. class_ro_t

   • class_ro_t里面的baseMethodList韭邓、baseProtocols、ivars溶弟、baseProperties都是一維數(shù)組女淑，是只讀的，包含了類的初始內(nèi)容
     
     image.png

4. method_t

   • method_t是對方法/函數(shù)的封裝

       struct method_t {
       SEL name; // 函數(shù)名
       const char *types; // 編碼（返回值類型辜御、參數(shù)類型）
       MethodListIMP imp; // 函數(shù)指針（函數(shù)地址）
   
       struct SortBySELAddress :
           public std::binary_function<const method_t&,
                                       const method_t&, bool>
       {
           bool operator() (const method_t& lhs,
                            const method_t& rhs)
           { return lhs.name < rhs.name; }
       };
   };
   

   • IMP代表函數(shù)的具體實現(xiàn)

   typedef id _Nullable (*IMP)(id _Nonnull, SEL _Nonnull, ...); 
   

   • SEL代表方法名/函數(shù)名鸭你，一般叫做選擇器，底層結(jié)構(gòu)跟char *類似
     * 可以通過@selector()和sel_registerName()獲得
     * 可以通過sel_getName()和NSStringFromSelector()轉(zhuǎn)成字符串
     * 不同類中相同名字的方法擒权，所對應(yīng)的方法選擇器是相同的

   typedef struct objc_selector *SEL;
   

   • types包含了函數(shù)返回值袱巨、參數(shù)編碼的字符串
     
     image.png
   • Type Encoding
     • iOS中提供了一個叫做@encode指令，可以將具體類型表示成字符串編碼
       
       image.png

四碳抄、方法緩存

• Class內(nèi)部結(jié)構(gòu)中有個方法緩存（cache_t）,用散列表（哈希表）來緩存曾經(jīng)調(diào)用過的方法愉老，可以提高方法的查找速度（以空間換時間）
  

• 緩存查找

  
  

五、objc_msgSend()

1. 執(zhí)行流程

   • OC中的方法剖效，其實都是轉(zhuǎn)換為objc_msgSend函數(shù)的調(diào)用
   • objc_msgSend的執(zhí)行流程可以分為3大階段
     • 消息發(fā)送
     • 動態(tài)方法解析
     • 消息轉(zhuǎn)發(fā)

2. objc_msgSend的源碼跟讀
   

   
   
   
   

3. 消息發(fā)送流程
   

   • receiver通過isa指針找到receiverClass
   • receiverClass通過superclass指針找到superClass
   • 如果是從class_rw_t中查找方法
     • 已經(jīng)排序的嫉入，二分查找
     • 沒有排序的，遍歷查找

4. 動態(tài)方法解析流程
   

   • 可以實現(xiàn)以下方法璧尸，動態(tài)添加方法實現(xiàn)
     +resolveInstanceMethod
+resolveClassMethod
   • 動態(tài)解析過后咒林，會重新走“消息發(fā)送”流程
     • “從receiverClass的cache中查找方法”這一步開始執(zhí)行
   • 動態(tài)方法解析例子
     
     • Method可以等價理解為struct method_t *
   • 補充：@dynamic告訴編譯器不用自動生成getter和setter，不用自動生成成員變量爷光，等到運行時再添加方法實現(xiàn)
     

5. 消息轉(zhuǎn)發(fā)流程
   

   • 開發(fā)者可以在forwardInvocation方法中自定義任何邏輯
   • 以上方法都有對象方法垫竞、類方法兩種實現(xiàn)
   • NSMethodSignature的生成例子
     

六、super

1. [super message]的底層實現(xiàn)

   • 消息接受者仍然是子類對象
   • 從父類開始查找方法的實現(xiàn)

2. 使用clang轉(zhuǎn)化的c++代碼蛀序，不一定是程序最終生成的代碼欢瞪。super的調(diào)用活烙，底層其實是轉(zhuǎn)換為objc_msgSendSuper2函數(shù)的調(diào)用，接受兩個參數(shù)

   • struct objc_super2
   • SEL

   struct objc_super2 {
   id receiver; // 消息接受者
   Class current_class; // receiver的Class對象
   };
   

七遣鼓、LLVM的中間代碼（IR）

• Objective-C在變?yōu)闄C器代碼之前瓣颅，會被LLVM編譯器轉(zhuǎn)換為中間代碼（Intermediate Representation）
• 可以使用以下命令行指令生成中間代碼
  clang -emit-llvm -S main.m
• 語法簡介
  
• 具體可以參考官方文檔：https://llvm.org/docs/LangRef.html

八、Runtime API

1. 類
   • 動態(tài)創(chuàng)建一個類（參數(shù)：父類譬正，類名，額外的內(nèi)存空間）
     Class _Nullable objc_allocateClassPair(Class _Nullable superclass, const char * _Nonnull name, size_t extraBytes)
   • 注冊一個類（需要在類注冊之前添加成員變量）
     void objc_registerClassPair(Class _Nonnull cls)
   • 銷毀一個類
     void objc_disposeClassPair(Class _Nonnull cls)
   • 獲取isa指向的Class
     Class object_getClass(id obj)
   • 設(shè)置isa指向的Class
     Class object_setClass(id obj, Class cls)
   • 判斷一個OC對象是否為Class
     BOOL object_isClass(id obj)
   • 判斷一個Class是否為元類
     BOOL class_isMetaClass(Class cls)
   • 獲取父類
     Class class_getSuperclass(Class cls)
2. 成員變量
   • 獲取一個實例變量信息
     Ivar class_getInstanceVariable(Class cls, const char * name)
   • 拷貝示例變量列表（最后需要調(diào)用free釋放）
     Ivar *class_copyIvarList(Class cls,unsigned int *outCount)
   • 設(shè)置和獲取成員變量的值
     void object_setIvar(id obj, Ivar ivar, id value)
id object_getIvar(id obj, Ivar ivar)
   • 動態(tài)添加成員變量（已經(jīng)注冊的類不能動態(tài)添加成員變量）
     BOOL class_addIvar(Class cls, const char * name, size_t size, uint8_t alignment, const char * types)
   • 獲取成員變量的相關(guān)信息
     const char *ivar_getName(Ivar v)
const char *ivar_getTypeEncoding(Ivar v)
3. 屬性
   • 獲取一個屬性
     objc_property_t _Nullable class_getProperty(Class _Nullable cls, const char * _Nonnull name)
   • 拷貝屬性列表（需要調(diào)用free釋放）
     objc_property_t _Nonnull * _Nullable class_copyPropertyList(Class _Nullable cls, unsigned int * _Nullable outCount)
   • 動態(tài)添加屬性
     BOOL class_addProperty(Class _Nullable cls, const char * _Nonnull name, const objc_property_attribute_t * _Nullable attributes, unsigned int attributeCount)
   • 動態(tài)替換屬性
     void class_replaceProperty(Class _Nullable cls, const char * _Nonnull name, const objc_property_attribute_t * _Nullable attributes, unsigned int attributeCount)
   • 獲取屬性的一些信息
     const char * _Nonnull property_getName(objc_property_t _Nonnull property)
const char * _Nullable property_getAttributes(objc_property_t _Nonnull property)
4. 方法
   • 獲得一個實例方法檬姥、類方法
     Method _Nullable class_getInstanceMethod(Class _Nullable cls, SEL _Nonnull name)
Method _Nullable class_getClassMethod(Class _Nullable cls, SEL _Nonnull name)
   • 方法實現(xiàn)相關(guān)操作
     IMP _Nullable class_getMethodImplementation(Class _Nullable cls, SEL _Nonnull name)
IMP _Nonnull method_setImplementation(Method _Nonnull m, IMP _Nonnull imp)
void method_exchangeImplementations(Method _Nonnull m1, Method _Nonnull m2)
   • 拷貝方法列表（需要調(diào)用free函數(shù)釋放）
     Method _Nonnull * _Nullable class_copyMethodList(Class _Nullable cls, unsigned int * _Nullable outCount)
   • 動態(tài)添加方法
     BOOL class_addMethod(Class _Nullable cls, SEL _Nonnull name, IMP _Nonnull imp, const char * _Nullable types)
   • 動態(tài)替換方法
     IMP _Nullable class_replaceMethod(Class _Nullable cls, SEL _Nonnull name, IMP _Nonnull imp, const char * _Nullable types)
   • 獲取方法的相關(guān)信息（帶有copy的需要調(diào)用free釋放）
     SEL _Nonnull method_getName(Method _Nonnull m)
IMP _Nonnull method_getImplementation(Method _Nonnull m)
const char * _Nullable method_getTypeEncoding(Method _Nonnull m)
unsigned int method_getNumberOfArguments(Method _Nonnull m)
char * _Nonnull method_copyReturnType(Method _Nonnull m)
char * _Nullable method_copyArgumentType(Method _Nonnull m, unsigned int index)
   • 選擇器相關(guān)
     const char * _Nonnull sel_getName(SEL _Nonnull sel)
SEL _Nonnull sel_registerName(const char * _Nonnull str)
   • 用block作為方法實現(xiàn)
     IMP _Nonnull imp_implementationWithBlock(id _Nonnull block)
id _Nullable imp_getBlock(IMP _Nonnull anImp)
BOOL imp_removeBlock(IMP _Nonnull anImp)