ios 類的結(jié)構(gòu)分析

1掉丽、首先拋出問題 ? 類的結(jié)構(gòu)是什么码邻？

首先創(chuàng)建一個LGPesron的類窥摄，去cpp文件中。

利用clang編譯成cpp源碼(先cd到當(dāng)前文件的目錄):

```

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

存在UIKit等其他動態(tài)引用庫時：

clang -rewrite-objc -fobjc-arc -fobjc-runtime=ios-13.0.0 -isysroot/Application/Xcode.app/Comtents/Developer/Platforms/iPhoneSimulator.platform/Developer/SDKs/iPhoneSimulator13.0.sdk main.m

xcrun xcode 命令

模擬器：xcrun -sdk iphonesimulator clang -arch arm64 -rewrite-objc main.m -o main-arm64.cpp

真機(jī)：xcrun -sdk iphoneos clang -arch arm64 -rewrite-objc main.m -o main-arm64.cpp

```

打開cpp文件中全局搜索LGPerson测蹲，可以看到

typedef struct objc_object LGPerson;

struct objc_class {

? ? Class_Nonnullisa__attribute__((deprecated));

}__attribute__((unavailable));

在搜索objc_class 莹捡，可以看到

typedef struct objc_class *Class;

以上可以看到Class的真正類型為objc_class。

通過上面的探索扣甲，我們可以看到類是一種結(jié)構(gòu)體篮赢，來自于我們的底層編譯 ?objc_class ?*Class,類就是Class. ?往下層走我們可以看到objc_class的結(jié)構(gòu)體，這個結(jié)構(gòu)體來自于一個繼承objc_object琉挖，這個結(jié)構(gòu)體里面我們可以看到類的幾個屬性：

// Class ISA; // 8

? ? Class superclass;// 8

? ? cache_t cache;? ? // 16 不是8? ? ? ? // formerly cache pointer and vtable

? ? class_data_bits_t bits;

2启泣、我們通常都是用類定義一些東西：屬性和方法，那這些屬性和方法的定義在哪找到示辈？怎么去找寥茫？

在上面我們已經(jīng)知道了類里面有Class ISA；?Class superclass;?cache_t cache;class_data_bits_t bits;這幾個屬性矾麻。

首先我們知道isa的指針是關(guān)聯(lián)對象和類坠敷，superClass指向繼承類，那么類的成員能夠存儲的地方就只有cache和bits

先看一下cache的結(jié)構(gòu)體定義(不是一個結(jié)構(gòu)體指針射富，是一個結(jié)構(gòu)體)膝迎，其中 mask_t為固定的4字節(jié)類型的值，而bucket_t則是一個8字節(jié)的指針胰耗，都不能存放我們定義的屬性值限次，所以可以排除cache，這里也看出 cache的內(nèi)存大小只有4+4+8=16字節(jié)

structcache_t {

? ? structbucket_t*_buckets;// 8

? ? mask_t_mask;? ? ? ? ? ? ? // 4

? ? mask_t_occupied;? ? ? ? ? // 4

所以可以猜測類的方法和屬性在bits里面柴灯，繼續(xù)看源碼：

structobjc_class :objc_object{

? ? // Class ISA;

? ? Classsuper class;

? ? 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() {?

? ? ? ? return bits.data();

? ? }

我們可以看到class_rw_t 點擊去：

structclass_rw_t {

? // Be warned that Symbolication knows the layout of this structure.

? ? uint32_t flags;

? ? uint32_t version;

? ? constclass_ro_t *ro;

? ? method_array_t ?methods;

? ? property_array_t properties;

? ? protocol_array_t ?protocols;

? ? Class firstSubclass;

? ? Class nextSiblingClass;

? ? char *demangledName;

#if SUPPORT_INDEXED_ISA

? ? uint32_t index;

#endif

由上我們是不是感覺類的屬性和方法存在class_rw_t里面了卖漫，我們驗證一下。

首先創(chuàng)建一個類LGPerson,添加成員變量hobby和屬性nickName.添加示例方法和類方法赠群。

@interfaceLGPerson :NSObject{

? ? NSString*hobby;

}

@property (nonatomic, copy) NSString *nickName;

- (void)sayHello;

+ (void)sayHappy;

@end

main函數(shù)中

?LGPerson*person = [LGPersonalloc];

? NSLog(@"%@ - %p",person,pClass);

xcode控制臺：

x/4gx 打印person.class的內(nèi)容羊始，但是除了第一以及第二的內(nèi)存，是我們熟悉的isa以及superClass指針以外查描，第三塊地址的內(nèi)容我們完全不知曉突委，第四塊地址直接就不存在

(lldb) x/4gx person.class

0x100002338: 0x001d800100002311 0x0000000100afe140

0x100002348: 0x0000000101239a70 0x0000000200000003

按照Class結(jié)構(gòu)體的成員定義順序，以及內(nèi)存對齊原則冬三，我們嘗試用指針偏移的方法匀油，來找到第四塊地址bits的所在，并且看看bits存放的內(nèi)容是什么

(lldb) p/x 0x100002358

(long) $1 = 0x0000000100002358

這樣我們什么也看不出來勾笆，看源碼敌蚜，我們用class_data_bits_t強(qiáng)轉(zhuǎn)

(lldb) p (class_data_bits_t *)0x0000000100002358

(class_data_bits_t *) $2 = 0x0000000100002358

打印出class_data_bits_t的結(jié)構(gòu)體∥炎Γ看上面源碼我們之后rw是返回的是bits.data()弛车，我們也調(diào)用一下齐媒，看看輸出啥

(lldb) p $2->data()

(class_rw_t *) $3 = 0x000000010100cbe0

(lldb) p *$3

(class_rw_t) $4 = {

? flags = 2148139008

? version = 0

? ro = 0x0000000100002288

? methods = {

? ? list_array_tt = {

?? ? ? = {

? ? ? ? list = 0x00000001000021d8

? ? ? ? arrayAndFlag = 4294975960

? ? ? }

? ? }

? }

? properties = {

? ? list_array_tt = {

?? ? ? = {

? ? ? ? list = 0x0000000100002270

? ? ? ? arrayAndFlag = 4294976112

? ? ? }

? ? }

? }

? protocols = {

? ? list_array_tt = {

?? ? ? = {

? ? ? ? list = 0x0000000000000000

? ? ? ? arrayAndFlag = 0

? ? ? }

? ? }

? }

? firstSubclass = nil

? nextSiblingClass = NSDate

? demangledName = 0x0000000000000000

}

通過上面輸出我們可看到rw里面的properties里面并沒有存儲內(nèi)容，那我們的成員變量和屬性存在哪呢纷跛？在源碼中我們直接被??method_array_t ?methods; property_array_t properties;protocol_array_t ?protocols;吸引里初，是否忘記了一個constclass_ro_t *ro;點擊去：

structclass_ro_t {

? ? uint32_tflags;

? ? uint32_tinstanceStart;

? ? uint32_tinstanceSize;

#ifdef __LP64__

? ? uint32_treserved;

#endif

? ? constuint8_t* ivarLayout;

? ? constchar* name;

? ? method_list_t* baseMethodList;

? ? protocol_list_t* baseProtocols;

? ? constivar_list_t* ivars;

? ? constuint8_t* weakIvarLayout;

? ? property_list_t*baseProperties;

? ? method_list_t*baseMethods()const{

? ? ? ? return baseMethodList;

? ? }

};

我們發(fā)現(xiàn)這里面也有baseMethodList，baseProtocols忽舟，還有ivars，按照上面控制臺來一遍淮阐；

?x/4gx person.class

0x100002338: 0x001d800100002311 0x0000000100afe140

0x100002348: 0x0000000101239a70 0x0000000200000003

(lldb) p/x 0x100002358

(long) $12 = 0x0000000100002358

(lldb) p (class_data_bits_t *)0x0000000100002358

(class_data_bits_t *) $13 = 0x0000000100002358

(lldb) p $13->data()

(class_rw_t *) $14 = 0x000000010100cbe0

(lldb) p $14->ro

(const class_ro_t *) $16 = 0x0000000100002288

(lldb) p *$16

(const class_ro_t) $17 = {

? flags = 388

? instanceStart = 8

? instanceSize = 24

? reserved = 0

? ivarLayout = 0x0000000100001f8d "\x02"

? name = 0x0000000100001f84 "LGPerson"

? baseMethodList = 0x00000001000021d8

? baseProtocols = 0x0000000000000000

? ivars = 0x0000000100002228

? weakIvarLayout = 0x0000000000000000

? baseProperties = 0x0000000100002270

}

(lldb) p $17.baseProperties

(property_list_t *const) $18 = 0x0000000100002270

(lldb) p *$18

(property_list_t) $19 = {

? entsize_list_tt = {

? ? entsizeAndFlags = 16

? ? count = 1

? ? first = (name = "nickName", attributes = "T@"NSString",C,N,V_nickName")

? }

}

我們想要的nickName出來了叮阅，那hobby呢？hobby肯定沒在baseProperties里面泣特，這個里面count=1浩姥，只存了一個值。hobby是成員變量状您，根據(jù)ro里面的字面意思肯定在ivars里面勒叠，我們打印看一下：

(lldb) p $17.ivars

(const ivar_list_t *const) $20 = 0x0000000100002228

(lldb) p *$20

(const ivar_list_t) $21 = {

? entsize_list_tt = {

? ? entsizeAndFlags = 32

? ? count = 2

? ? first = {

? ? ? offset = 0x0000000100002308

? ? ? name = 0x0000000100001e98 "hobby"

? ? ? type = 0x0000000100001faa "@"NSString""

? ? ? alignment_raw = 3

? ? ? size = 8

? ? }

? }

}

hobby出來了,眼睛毒辣的朋友會看到這里的count=2了，那是不是還有一個東西存在這呢膏孟？成員變量和屬性是有區(qū)別的眯分，在類中，我們定義的屬性編譯器也會自動的生成一個成員變量_nickName,所以我們在打悠馍！：

(lldb) p $21.get(1)

(ivar_t) $22 = {

? offset = 0x0000000100002300

? name = 0x0000000100001e9e "_nickName"

? type = 0x0000000100001faa "@"NSString""

? alignment_raw = 3

? size = 8

}

屬性和成員變量都知道存在那了弊决，那方法呢？字面意思baseMethodList魁淳，是不是在這里面飘诗，我們驗證：

(lldb) p *$6

(const class_ro_t) $7 = {

? flags = 388

? instanceStart = 8

? instanceSize = 24

? reserved = 0

? ivarLayout = 0x0000000100001f8d "\x02"

? name = 0x0000000100001f84 "LGPerson"

? baseMethodList = 0x0000000100002238

? baseProtocols = 0x0000000000000000

? ivars = 0x00000001000022a0

? weakIvarLayout = 0x0000000000000000

? baseProperties = 0x00000001000022e8

}

(lldb) p $7.baseMethodList

(method_list_t *const) $8 = 0x0000000100002238

(lldb) p *$8

(method_list_t) $9 = {

? entsize_list_tt = {

? ? entsizeAndFlags = 26

? ? count = 4

? ? first = {

? ? ? name = "sayHello"

? ? ? types = 0x0000000100001f8f "v16@0:8"

? ? ? imp = 0x0000000100001b90 (LGTest`-[LGPerson sayHello] at LGPerson.m:13)

? ? }

? }

}

sayHello出來了，但是count=4這是為什么界逛？不是只有2個方法嗎昆稿？我們打印：

(lldb) p $9.get(0)

(method_t) $10 = {

? name = "sayHello"

? types = 0x0000000100001f8f "v16@0:8"

? imp = 0x0000000100001b90 (LGTest`-[LGPerson sayHello] at LGPerson.m:13)

}

(lldb) p $9.get(1)

(method_t) $11 = {

? name = "nickName"

? types = 0x0000000100001f97 "@16@0:8"

? imp = 0x0000000100001bf0 (LGTest`-[LGPerson nickName] at LGPerson.h:17)

}

(lldb) p $9.get(2)

(method_t) $12 = {

? name = "setNickName:"

? types = 0x0000000100001f9f "v24@0:8@16"

? imp = 0x0000000100001c20 (LGTest`-[LGPerson setNickName:] at LGPerson.h:17)

}

(lldb) p $9.get(3)

(method_t) $13 = {

? name = ".cxx_destruct"

? types = 0x0000000100001f8f "v16@0:8"

? imp = 0x0000000100001c60 (LGTest`-[LGPerson .cxx_destruct] at LGPerson.m:11)

}

從以上結(jié)果看出息拜，里面存了nickName的setter和getter方法溉潭，還有c++的析構(gòu)函數(shù)destruct方法，怎么沒有類方法+(void)sayHappy少欺？我們都知道類方法是存在元類中的岛抄，我們?nèi)ピ愔姓遥?/p>

(lldb) x/4gx person

0x101840260: 0x001d8001000023b5 0x0000000000000000

0x101840270: 0x0000000000000000 0x0000000000000000

(lldb) p/x 0x001d8001000023b5 & 0x00007ffffffffff8

(long) $1 = 0x00000001000023b0

(lldb) x/4gx 0x00000001000023b0

0x1000023b0: 0x001d800100002389 0x0000000100afe140

0x1000023c0: 0x00000001003a0e80 0x0000000000000000

(lldb) p (class_data_bits_t *)0x1000023d0

(class_data_bits_t *) $2 = 0x00000001000023d0

(lldb) p $2->data()

(class_rw_t *) $3 = 0x00000001018408c0

(lldb) p $3.ro

(const class_ro_t *) $4 = 0x0000000100002300

? Fix-it applied, fixed expression was:?

? ? $3->ro

(lldb) p $3->ro

(const class_ro_t *) $5 = 0x0000000100002300

(lldb) p *$5

(const class_ro_t) $6 = {

? flags = 388

? instanceStart = 8

? instanceSize = 24

? reserved = 0

? ivarLayout = 0x0000000100001f8d "\x02"

? name = 0x0000000100001f84 "LGPerson"

? baseMethodList = 0x0000000100002238

? baseProtocols = 0x0000000000000000

? ivars = 0x00000001000022a0

? weakIvarLayout = 0x0000000000000000

? baseProperties = 0x00000001000022e8

}

(lldb) p $6.baseMethodList

(method_list_t *const) $7 = 0x0000000100002238

(lldb) p *$7

(method_list_t) $8 = {

? entsize_list_tt = {

? ? entsizeAndFlags = 26

? ? count = 4

? ? first = {

? ? ? name = "sayHello"

? ? ? types = 0x0000000100001f8f "v16@0:8"

? ? ? imp = 0x0000000100001b90 (LGTest`-[LGPerson sayHello] at LGPerson.m:13)

? ? }

? }

}

總結(jié)：

屬性和成員變量存在ro的ivars里面，并且屬性還存在ro的baseProperties中狈茉。

實例方法和類方法：我們自定義的實例方法和系統(tǒng)自動生成的setter夫椭、getter和c++的方法存在ro的baseMethodList，也就是類中氯庆。類方法存在元類中蹭秋。