iOS runtime 內(nèi)存模型

源碼下載地址:https://opensource.apple.com/tarballs/objc4/,我下載了當前最新的objc4-779.1.tar.gz

注:iPhone 程序和 Mac OS X v10.5 及以后的系統(tǒng)中的 64 位程序使用的都是 Objective-C 運行時系統(tǒng)的objc 2.0版本审残。源碼中有大量宏條件, 注意查看條件。如#if !__OBJC2__, 此條件下的代碼是無效的驮配,網(wǎng)上流傳的許多以前的資料是過時的每窖,有助于理解酝蜒,但注意區(qū)分。

對象

OC是一門面向?qū)ο蟮恼Z言向胡,一切皆對象恼蓬。OC中定義的對象是struct objc_object,被定義在了objc-private.h文件中僵芹。

struct objc_object {
private:
  isa_t isa;

public:
  Class ISA();
  Class rawISA();
  Class getIsa();
  
  uintptr_t isaBits() const;

  void initIsa(Class cls /*nonpointer=false*/);
  void initClassIsa(Class cls /*nonpointer=maybe*/);
  void initProtocolIsa(Class cls /*nonpointer=maybe*/);
  void initInstanceIsa(Class cls, bool hasCxxDtor);

  Class changeIsa(Class newCls);
....
}

這里面有一個最重要的私有變量isa,它是一個指針处硬,指向的是什么,用一個清晰明了的圖來看一下(superclass看下段中類的源碼就明白了)拇派。

網(wǎng)上最有名的解釋isa荷辕、superclass指向的圖

yy大神畫的這個圖我覺得更清晰明了凿跳,本來自己想畫的就是這種

注:根元類一般是NSObject, 還有一個NSProxy疮方,這里假定Cat繼承自NSObject控嗜,如果繼承自NSProxy,圖中的NSObject換成NSProxy即可骡显。

此文件中也能找到id的定義疆栏,typedef struct objc_object *id;。那么也就能理解為什么id能指向任何對象了惫谤。

類其實也是一個對象壁顶,被定義為struct objc_class,在objc-runtime-new.h文件中溜歪,繼承自objc_object若专。

struct objc_class : objc_object {
    // Class ISA;
    Class superclass;
    cache_t cache;             // formerly cache pointer and vtable
    class_data_bits_t bits;    // class_rw_t * plus custom rr/alloc flags

    class_rw_t *data() const {
        return bits.data();
    }
    void setData(class_rw_t *newData) {
        bits.setData(newData);
    }

    void setInfo(uint32_t set) {
        ASSERT(isFuture()  ||  isRealized());
        data()->setFlags(set);
    }
....
}

cache_t cache cache 是為了方法調(diào)用性能優(yōu)化,將調(diào)用過的方法緩存痹愚,當對某個對象發(fā)送消息時先從cache中找,找不到再到isa指向的類中尋找方法實現(xiàn)蛔糯。提高效率拯腮。
class_data_bits_t內(nèi)容很少,重點在包裝的bits.data().
class_rw_tbits.data()返回的類型蚁飒。class_rw_t可以動態(tài)修改动壤。可以動態(tài)添加方法淮逻、屬性到methods,properties,properties中琼懊。class_rw_t 包含class_ro_t

struct class_rw_t {
    // Be warned that Symbolication knows the layout of this structure.
    uint32_t flags;
    uint16_t version;
    uint16_t witness;

    const class_ro_t *ro;

    method_array_t methods;
    property_array_t properties;
    protocol_array_t protocols;

    ...

class_ro_t存儲的大多是類在編譯時就已經(jīng)確定的信息爬早。

struct class_ro_t {
    uint32_t flags;
    uint32_t instanceStart;
    uint32_t instanceSize;
#ifdef __LP64__
    uint32_t reserved;
#endif

    const uint8_t * ivarLayout;
    
    const char * name;
    method_list_t * baseMethodList;
    protocol_list_t * baseProtocols;
    const ivar_list_t * ivars;

    const uint8_t * weakIvarLayout;
    property_list_t *baseProperties;
...
}
元類

類也是對象哼丈,是某個類的實例。這個“某個類”被稱為元類筛严。

  • 類的isa指針指向其元類
  • 元類也是某個類的實例醉旦,這個“某個類”被稱為根元類。
  • 元類的isa指針指向根元類桨啃,根元類的isa指針指向自己
  • 類方法保存在元類中

參考:

  1. 證明isa指向關(guān)系车胡,以及簇類
    https://blog.csdn.net/u013480070/article/details/100155929
  2. 對象的方法存在類中,類方法存在元類中
    https://juejin.im/post/5ac649b6518825558a06da89
  3. 雷純鋒Objective-C 對象模型
  4. YY大神的 Objective-C 中的類和對象
  5. 玉令天下Objective-C Runtime
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