前言

iOS 底層第15天的學(xué)習(xí)。在第14天的學(xué)習(xí)中补疑，已經(jīng)分析了 readClass,而 ro,rw 是在何時(shí)進(jìn)行賦值我們還不清楚歧沪，接下來(lái)繼續(xù)進(jìn)行探索。

read_images 探索

• 在 read_images 里繼續(xù)尋找有關(guān) class 代碼

void _read_images(header_info **hList, uint32_t hCount, int totalClasses, int unoptimizedTotalClasses)
{
  //... 省略部分代碼

 // Realize non-lazy classes (for +load methods and static instances)
    for (EACH_HEADER) {
        classref_t const *classlist = hi->nlclslist(&count);
        for (i = 0; i < count; i++) {
            Class cls = remapClass(classlist[i]);
            if (!cls) continue;
 
            addClassTableEntry(cls);

            if (cls->isSwiftStable()) {
                if (cls->swiftMetadataInitializer()) {
                    _objc_fatal("Swift class %s with a metadata initializer "
                                "is not allowed to be non-lazy",
                                cls->nameForLogging());
                }
                // fixme also disallow relocatable classes
                // We can't disallow all Swift classes because of
                // classes like Swift.__EmptyArrayStorage
            }
            realizeClassWithoutSwift(cls, nil);
        }
    }
    ts.log("IMAGE TIMES: realize non-lazy classes");
  //... 省略部分代碼
}

• 靜態(tài)分析發(fā)現(xiàn)了在 non-lazy classes 有關(guān)于 class 的處理癣丧，
• 找到核心代碼后加入 XKStudent 進(jìn)行普通類攔截
• 在分析前查看注解 (for +load methods and static instances) 后發(fā)現(xiàn)要先在 XKStudent 類里實(shí)現(xiàn) load 方法才會(huì)調(diào)用槽畔。
• 加入 load 方法進(jìn)行動(dòng)態(tài)分析, 來(lái)到了 realizeClassWithoutSwift
  
• 進(jìn)入 realizeClassWithoutSwift ,開始動(dòng)態(tài)分析 XKStudent 類

• 打印輸出??

• 由輸出的 methods_list count = 3 我們得知在進(jìn)行ro 賦值時(shí)，已經(jīng)把 methods給加入到 ro里胁编，我們繼續(xù) step

• 由??得知：復(fù)制了一份 ro 給 rw 厢钧，繼續(xù)往下 step

• 由?? 兩個(gè)代碼可知：印證了類的繼承鏈圖和isa走位圖
• 繼續(xù)step 進(jìn)入 methodizeClass

static void methodizeClass(Class cls, Class previously)
{
    runtimeLock.assertLocked();
    bool isMeta = cls->isMetaClass();
    auto rw = cls->data();
    auto ro = rw->ro();
    auto rwe = rw->ext();
   // ... 
    // Install methods and properties that the class implements itself.
    method_list_t *list = ro->baseMethods();
    if (list) {
        prepareMethodLists(cls, &list, 1, YES, isBundleClass(cls), nullptr);
        if (rwe) rwe->methods.attachLists(&list, 1);
    }
   // ... 
}

• 進(jìn)入 prepareMethodLists

static void 
prepareMethodLists(Class cls, method_list_t **addedLists, int addedCount,
                   bool baseMethods, bool methodsFromBundle, const char *why)
{
   // ... 
    for (int i = 0; i < addedCount; i++) {
        method_list_t *mlist = addedLists[I];
        ASSERT(mlist);
        // Fixup selectors if necessary
        if (!mlist->isFixedUp()) {
            fixupMethodList(mlist, methodsFromBundle, true/*sort*/);
        }
    }
   // ... 
}

• 進(jìn)入 fixupMethodList

fixupMethodList(method_list_t *mlist, bool bundleCopy, bool sort)
{
    runtimeLock.assertLocked();
    ASSERT(!mlist->isFixedUp());

    // fixme lock less in attachMethodLists ?
    // dyld3 may have already uniqued, but not sorted, the list
    if (!mlist->isUniqued()) {
        mutex_locker_t lock(selLock);
    
        // Unique selectors in list.
        for (auto& meth : *mlist) {
            const char *name = sel_cname(meth.name());
            meth.setName(sel_registerNameNoLock(name, bundleCopy));
            printf(" name is %s - meth.name is %p \n",name,meth.name());
        }
    }
   printf("----------------- Sort 后 ----------------- \n");
    // Unique selectors in list.
    for (auto& meth : *mlist) {
        const char *name = sel_cname(meth.name());
        printf(" name is %s - meth.name is %p \n",name,meth.name());
    }
    
    // Mark method list as uniqued and sorted.
    // Can't mark small lists, since they're immutable.
    if (!mlist->isSmallList()) {
        mlist->setFixedUp();
    }

• 我們 在 fixupMethodList 加入了 兩段打印,一個(gè)是在 sort 前，一個(gè)在sort后嬉橙，打印??
  
• 得出的結(jié)論 methods的排列順序是按照指針地址由小到大進(jìn)行排序
• 最后我們梳理一下在 realizeClassWithoutSwift里做了哪些事情
  • ro = cls->data()早直，ro的賦值
  • rw = ro ，ro 復(fù)制一份給rw
  • 類的繼承鏈, isa走位圖初始化
  • basemethods的排序

這時(shí)你是否會(huì)有個(gè)疑問市框，在上面可知只有實(shí)現(xiàn) load 方法才會(huì)調(diào)用 read_images -> realizeClassWithoutSwift,當(dāng)不實(shí)現(xiàn) load 方法時(shí)是怎么加載的呢霞扬？

load 探索

• 把 load 方法去掉，動(dòng)態(tài)運(yùn)行程序
• 我們發(fā)現(xiàn)沒有調(diào)用 read_images,但還是會(huì)進(jìn)入到 realizeClassWithoutSwift這個(gè)方法里枫振，覺得很奇怪 bt一下
  
• 當(dāng)把 load 方法去掉喻圃，調(diào)用方法時(shí)候會(huì)發(fā)送消息進(jìn)行 lookUpImpOrForward 進(jìn)行慢速查找，最終也是會(huì)來(lái)到 realizeClassWithoutSwift粪滤。這就是所謂的懶加載只有當(dāng)方法調(diào)用的時(shí)候才會(huì)去做相應(yīng)的ro斧拍，rw處理。數(shù)據(jù)加載推遲到第一次消息的時(shí)候杖小。
• 而 非懶加載 在 map_images 的時(shí)候肆汹，加載所有類數(shù)據(jù)。
• 流程圖??

what is category

• 新建一個(gè) category ,代碼??

@interface XKStudent (XK)

@property (nonatomic,copy) NSString *name;
@property (nonatomic,assign) int age;

- (void) readBook1;
- (void) readBook2;
+ (void) readBook3;

@end

@implementation XKStudent (XK)

- (void) readBook1 {
    NSLog(@"%s",__func__);
}
- (void) readBook2 {
    NSLog(@"%s",__func__);
}
+ (void) readBook3 {
    NSLog(@"%s",__func__);
}

@end

• clang一下

clang -rewrite-objc main.m -o main.cpp

• 查看 .cpp 文件代碼

static struct _category_t *L_OBJC_LABEL_CATEGORY_$ [1] __attribute__((used, section ("__DATA, __objc_catlist,regular,no_dead_strip")))= {
    &_OBJC_$_CATEGORY_XKStudent_$_XK,
};
// 在 _category_t 生成了 CATEGORY_XKStudent_$_XK 

• 全局搜索 _category_t

struct _category_t {
    const char *name;  // 別名 = XK
    struct _class_t *cls; // 類的引用
    const struct _method_list_t *instance_methods; // 存儲(chǔ)實(shí)例方法
    const struct _method_list_t *class_methods;    // 存儲(chǔ)類方法
    const struct _protocol_list_t *protocols;      // 存儲(chǔ)協(xié)議
    const struct _prop_list_t *properties;         // 存儲(chǔ)屬性
};

• 全局搜索 _method_list_t 查看一下方法的定義

static struct /*_method_list_t*/ {
    unsigned int entsize;  // sizeof(struct _objc_method)
    unsigned int method_count;
    struct _objc_method method_list[2];
} _OBJC_$_CATEGORY_INSTANCE_METHODS_XKStudent_$_XK __attribute__ ((used, section ("__DATA,__objc_const"))) = {
    sizeof(_objc_method),
    2,
    {{(struct objc_selector *)"readBook1", "v16@0:8", (void *)_I_XKStudent_XK_readBook1},
    {(struct objc_selector *)"readBook2", "v16@0:8", (void *)_I_XKStudent_XK_readBook2}}
};

static struct /*_method_list_t*/ {
    unsigned int entsize;  // sizeof(struct _objc_method)
    unsigned int method_count;
    struct _objc_method method_list[1];
} _OBJC_$_CATEGORY_CLASS_METHODS_XKStudent_$_XK __attribute__ ((used, section ("__DATA,__objc_const"))) = {
    sizeof(_objc_method),
    1,
    {{(struct objc_selector *)"readBook3", "v16@0:8", (void *)_C_XKStudent_XK_readBook3}}
};

• 可知在編譯時(shí) 有實(shí)例方法和類方法予权，卻沒有屬性 get,set昂勉，所以我們可以通過(guò) runtime 里關(guān)聯(lián)對(duì)象 進(jìn)行處理
• 接下來(lái)通過(guò)底層源碼來(lái)驗(yàn)證一下 category_t 內(nèi)部結(jié)構(gòu)

struct category_t {
    const char *name;
    classref_t cls;
    WrappedPtr<method_list_t, PtrauthStrip> instanceMethods;
    WrappedPtr<method_list_t, PtrauthStrip> classMethods;
    struct protocol_list_t *protocols;
    struct property_list_t *instanceProperties;
    // Fields below this point are not always present on disk.
    struct property_list_t *;

    method_list_t *methodsForMeta(bool isMeta) {
        if (isMeta) return classMethods;
        else return instanceMethods;
    }

    property_list_t *propertiesForMeta(bool isMeta, struct header_info *hi);
    
    protocol_list_t *protocolsForMeta(bool isMeta) {
        if (isMeta) return nullptr;
        else return protocols;
    }
};

• 根據(jù) _classProperties 注解驗(yàn)證了 屬性 不是一直存在于 disk，而是通過(guò)運(yùn)行時(shí)去添加

還有一點(diǎn)疑問為什么 category 的方法要將實(shí)例方法和類方法分開進(jìn)行定義呢扫腺？

• 我想最主要的原因就是 category 沒有元類

總結(jié)

• 今天我們從 read_images 來(lái)到了 realizeClassWithoutSwift岗照，在 realizeClassWithoutSwift 做了對(duì) ro,rw 的賦值，以及 類的繼承鏈，isa走位圖的處理谴返；
• 根據(jù)類 load 方法的實(shí)現(xiàn)與否還得知了類的加載有 懶加載和非懶懶加載 煞肾，它們之間的流程是完全不同的；
• 最后還簡(jiǎn)單的分析了 category 的內(nèi)部結(jié)構(gòu)
• 但 category 是如何加載到 類 里，讓類 能夠調(diào)用其內(nèi)部的方法的纬霞？我們還不清楚芋肠，期待下一次的分析。