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iOS类加载流程（二）：类的静态初始化

iOS类加载流程（二）：类的静态初始化

作者: 康小曹 | 来源:发表于2022-06-16 16:29 被阅读0次

    在 iOS类加载流程（一）：类加载流程的触发
    中已经知道两个关键函数 map_images() 和 load_images() 的触发逻辑了。但是现在直接看 map_images() 会一脸懵逼。

    这里直接看 realizeClassWithoutSwift 函数，我们只需要知道，这个函数是 objc 进行类的懒加载和非懒加载必须调用的方法，也是类初始化中的关键函数。理解了这个函数再去看主流程会比较清晰；

    1. 引子

    realizeClassWithoutSwift 是执行类的初始化的关键方法，代码也比较多，这里拆分来看。

    第一步是获取静态数据，关键代码如下：

    static Class realizeClassWithoutSwift(Class cls) {
    // 变量声明
    const class_ro_t *ro;
    class_rw_t *rw;
    Class supercls;
    Class metacls;
    bool isMeta;

    // 是否已经被map
    if (!cls) return nil;
    if (cls->isRealized()) return cls;
    assert(cls == remapClass(cls));

    // 静态数据初始化
    // 因为cls是从mach-O获取到的，所以此时data()方法获取到的是静态数据,所以类型是class_ro_t而不是class_rw_t
    ro = (const class_ro_t *)cls->data();
    if (ro->flags & RO_FUTURE) {
      // Future Class相关，暂时省略
    } else {
        // Normal class. Allocate writeable class data.
        rw = (class_rw_t *)calloc(sizeof(class_rw_t), 1);
        rw->ro = ro;
        rw->flags = RW_REALIZED|RW_REALIZING;
        //rw因为8字节对齐，所以其后三位必定是空闲的
        // 后三位有对应的set和get方法来进行标志位的获取和设置
        cls->setData(rw);
    }
    // 补充标志位
    isMeta = ro->flags & RO_META;
    rw->version = isMeta ? 7 : 0;  // old runtime went up to 6
}

    上述代码做了几件事：

    1. 变量声明和一些条件判断，没什么好说的；
    2. 为 rw 分配内存并且将 ro 赋值给 rw；
    3. 设置了一些标志位；

    这里需要提一下这段代码：

    // classref_t is unremapped class_t*
typedef struct classref * classref_t;

    根据注释可知道 struct classref 表示没有被 map 的 class_t*。而 class_t* 就是运行时的类结构体。但是，怎么证明或者体现呢？这里可以搜一下 objc 中 classref_t 的使用，基本上会有这样一段代码：

    classref

    上图可以看到 classref 被强制转化成了 Class，其他几处使用到 classref_t 的地方也都是这样，总结下来两个共同点：

    1. classref_t 指向的都是从 mach-O 文件中的数据（类的静态数据）；
    2. 都被强制转化成了 Class，也就是 class_t *；

    由此，可以知道 classref_t 就是一个只有声明没有实际结构的结构体（有兴趣可以使用 C 代码坐下实践），类似于 OC 中只有 @Interface 却没有 @implementation 的类。

    继续看 realizeClassWithoutSwift 中的代码，上述代码关键在于第二步，筛选出关键代码也就几行：

    rw = (class_rw_t *)calloc(sizeof(class_rw_t), 1);
rw->ro = ro;
rw->flags = RW_REALIZED|RW_REALIZING;
cls->setData(rw);

    这里有几个疑问需要解开：

    1. ro 和 rw 是什么？
    2. setData() 做了什么？

    关于第一点，先直接说结论：

    1. ro 就是 class_ro_t 结构体，表示编译时期生成的类的静态结构，直接记录在 mach-O 文件类，被 __objc_classlist 和 __objc_nlclslist 这两个 section 记录并映射。而 ro 的生成过程是在静态编译链接时期，可以通过 OC 转换后的 C/C++ 代码来看到表示数据的静态时期的结构体；
    2. rw 就是 class_rw_t 结构体，表示运行时类的实际结构，是 objc 动态性的体现。rw 在被 ro 初始化之后还会根据 objc 的动态性，在运行时为类添加其他属性，包括但不限于方法、属性等；

    那么，这个结论是怎么来的呢？

    2. 第一次尝试

    OC 本质是对 C/C++ 的封装，而程序运行时，本质上都是机器指令 + 数据的存、取、处理，而数据在 C/C++ 中又是通过结构体/类来定义的。所以，这里可以尝试研究下 C/C++ 源码中类对应的结构体是怎样的。

    首先来看看我们常见的 .m 文件编译之后产生的 C++ 文件。

    测试代码如下，为了方便查看，全都写在了 .m 文件下：

    #import <Foundation/Foundation.h>

// 父类XKPerson
@interface XKPerson : NSObject
@property (copy, nonatomic) NSString *name;
@end

@implementation XKPerson
@end

// 子类XKStudent
@interface XKStudent : XKPerson
@property (copy, nonatomic) NSString *studioName;
- (void)learn;
@end

@implementation XKStudent
- (void)learn {
    NSLog(@"%@ is learning at %@",self.name, self.studioName);
}
@end

int main(int argc, char * argv[]) {
    XKStudent *student = [XKStudent new];
    student.name = @"Jack";
    student.studioName = @"Affiliated Middle School of Tsinghua";
    [student learn];
    return 0;
}

    编译 .m 文件：

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

    main 函数中代码很多，为了寻找 OC 中类的本质，思路是先来看看 XKStudent 到底是个啥。XKStudent 初始化代码简化之后如下：

    XKStudent *student = (objc_msgSend)(objc_getClass("XKStudent"), sel_registerName("new"));

    既然 OC 背后是 C/C++，那么 XKStudent 的定义又是什么呢？如下：

    typedef struct objc_object XKStudent;

    而 objc_object 就是我们最常见的类的定义：

    typedef struct objc_class *Class;
struct objc_object {
    Class _Nonnull isa __attribute__((deprecated));
};
typedef struct objc_object *id;
typedef struct objc_selector *SEL;

    这里自己的理解是：使用多态的形式来表示实例变量 student，类似于可以使用 NSObject * 或者 id 来表示 OC 中任何一个实例变量。

    但是，这里有两个疑问：

    1. 源码中有使用到 struct XKStudent，而 XKStudent 是别名，已经包含了 struct，所以不需要带 struct，那这个 struct XKStudent 必定存在，在哪被声明的呢？结构体又是怎样？
    2. 除了 isa 指针外，每个实例变量都有一份自己的成员变量，而 XKStudent 是别名，本质是 struct objc_object，而 struct objc_object 内部只有一个 isa 指针，如何表示类的结构呢？

    因此，必定还存在一个 struct XKStudent 的结构体定义。

    可以先不管 OC 中方法寻找流程，但是最少需要这么一个结构体来让编译器或者 ide 知道这个类有哪些成员属性，进而进行内存分配或者是代码提示。

    XKStudent 在源码中有三种用法：

    1. XKStudent；
    2. struct XKStudent；
    3. struct XKStudent_IMPL;

    XKStudent 就是上文的 objc_object 进行了一个 typedef 操作，是多态的利用。在使用 typedef struct XKStudent XKStudent; 之后，别名是 XKStudent，已经包含了 struct，不需要再用 struct 修饰了；

    而第二种用法中， struct 是 C 语言中的结构体，仍然使用 struct 修饰表明这是一个实际存在的结构体。所以 struct XKStudent 这种使用形式下，必定存在一个 struct XKStudent {xxx} 的定义的（否则第一种用法都不能使用 typedef 来定义别名）。

    最简单的例子，比如：

    结构体实例

    但是整个编译之后的源码找不到 struct XKStudent {} 这种形式的代码，所以，猜测可能是在其他地方定义的，只不过编译之后的源码没暴露出来。这里猜测的依据是两断代码，第一段：

    XKStudent_IMPL

    这里 XKStudent_IMPL 这个结构体只在这一个地方被使用到，而且只是用来计算 size，所以，大概率这个结构体实际上并没有被使用到，完成了 size 的计算使命之后就不再使用了~~~

    还有就是 struct XKStudent 相关的代码：

    XKStudent

    struct XKStudent 有三处被使用，且都是 __OFFSETOFIVAR__ 这种形式，目的是用来取得成员变量的偏移，这是个啥？代码如下：

    #define __OFFSETOFIVAR__(TYPE, MEMBER) ((long long) &((TYPE *)0)->MEMBER)

    简化之后本质如下：

    &((TYPE *)0)->MEMBER

    可以看到，__OFFSETOFIVAR__ 的本质就是使用 TYPE 对应的结构体去取到 MEMBER 的在这个结构体中的偏移。

    &((TYPE *)0)->MEMBER 是成员变量访问逻辑的本质，OFFSET 是静态时期就决定的的，所以这个逻辑会影响到多态，也会影响到 self、super 的某些使用场景，在 Java 中也是如此，不点点在于 Java 中访问成员变量时直接访问，而 OC 是点方法访问成员变量。直接访问 _xxx 是不行的，因为默认 _xxx 是 private 权限修饰符修饰。详情见：this和super、成员变量的访问

    这不就是相当于在内存中使用 TYPE 这个模子来找到成员变量相对于这个结构体起始位置的偏移吗！！这更加确信 struct XKStudent 这个结构体的存在，只是这个结构体在哪被定义的呢？是怎么定义的？

    这里有两种方法可以从侧面窥探一下这个结构体

    第一种，查看运行时结构：

    结构体测试

    如上图，struct XKStudent 虽然没找到源码，但是却实际存在。这里只是一种简单的猜测来方便理解，因为对编译器实现、Xcode 调试原理没有研究，所以这里可能不正确，自己辩证来看。

    第二种，自己定义一个结构体：

    struct XKStruct {
  int a;
  int b;
}

    这个时候运行编译都是不会报错的，但是使用 -rewrite-objc 指令却报错了：

    ERROR

    这里显示结构体重复定义就直接证明了 struct XKStudent 的存在。而且编译不报错，也从侧面证明这个结构体只是帮助编译器完成代码的二进制化转换，即生成类的静态数据，完成任务后，结构体也就被删除了。

    其实到这里，就可以不需要纠结 struct XKStudent 这个结构体了，而是应该把重心放在 objc 如何在动态链接时将静态数据初始化到，静态数据又是如何生成的；

    感兴趣的可以使用 clang -rewrite-legacy-objc main.m -o main.cpp 来看看旧版本的 objc 转 c++ 的源码，这里是有 struct XKStudent的，但是实际意义并不大，所以就不展示了；

    3. 另一种尝试

    从上面的分析来看，struct XKStudent 更侧重于为编译器或者 ide 提供一些信息，目的是为了生成类的静态数据。那么我们为什么不来看看静态数据和动态数据的联系呢？

    objc 源码中，类的初始化逻辑主要在 realizeClassWithoutSwift 函数中。而该函数的数据是从 __objc_classlist 或者 __objc_nlclslist 中来的：

    __objc_classlist

    上面的类的名称是不是似曾相识？那现在我们换个角度，看看 C++ 源码中何时往这些 section 中添加数据，以此来研究类的本质；

    objc 的类加载的过程中，首先读取了 __classlist 中的类列表，然后根据对应的指针去获取静态数据，也就是 ro，最后组装到 rw 上，完成初始化操作。

    而静态源码中，插入到 mach-O 的关键代码是：

    static struct _class_t *L_OBJC_LABEL_CLASS_$ [2] __attribute__((used, section ("__DATA, __objc_classlist,regular,no_dead_strip")))= {
    &OBJC_CLASS_$_XKPerson,
    &OBJC_CLASS_$_XKStudent,
};

    如上代码，就是把 OBJC_CLASS_$_XKStudent 这个指针存入了 mach-O 的 __DATA 这个 segment 中的 _objc_classlist section。那这个 L_OBJC_LABEL_CLASS_ 结构体是什么？

    extern "C" __declspec(dllexport) struct _class_t OBJC_CLASS_$_XKStudent __attribute__ ((used, section ("__DATA,__objc_data"))) = {
    0, // &OBJC_METACLASS_$_XKStudent,
    0, // &OBJC_CLASS_$_XKPerson,
    0, // (void *)&_objc_empty_cache,
    0, // unused, was (void *)&_objc_empty_vtable,
    &_OBJC_CLASS_RO_$_XKStudent,
};

    而且这个结构体的元类和父类会被填充：

    static void OBJC_CLASS_SETUP_$_XKStudent(void ) {
    OBJC_METACLASS_$_XKStudent.isa = &OBJC_METACLASS_$_NSObject;
    OBJC_METACLASS_$_XKStudent.superclass = &OBJC_METACLASS_$_XKPerson;
    OBJC_METACLASS_$_XKStudent.cache = &_objc_empty_cache;
    OBJC_CLASS_$_XKStudent.isa = &OBJC_METACLASS_$_XKStudent;
    OBJC_CLASS_$_XKStudent.superclass = &OBJC_CLASS_$_XKPerson;
    OBJC_CLASS_$_XKStudent.cache = &_objc_empty_cache;
}

    总结下来，这个 setup 函数做了几件事：

    1. XKStudent 、XKPerson 和 NSObject 一样，有类、元类；
    2. XKStudent 的元类的 isa 指向 NSObject 对应的元类；
    3. XKStudent 的元类的父类是 XKPerson 对应的元类；
    4. XKStudent 的类对象的 isa 指向 XKStudent 的元类；
    5. XKStudent 的类对象的父类是 XKPerson 的类对象；

    说白了，就是这张经典图指向图：

    isa/superclass指向

    此时我们可以总结一下：

    1. OBJC_CLASS_$_XKStudent 会被存储在 mach-O 中；
    2. OBJC_CLASS_$_XKStudent 会通过 setup 函数初始化；
    3. 初始化函数中设置了元类、类对象的 isa 和 superclass 的指向；

    继续看，_class_t 又是什么？这个结构体看上去正好和 objc 中的 objc_class 对应：

    objc_class

    首先，不需要知道 cache 和 vtable 在 objc 上为什么只用一个 cache 来实现，看注释可以知道，objc 中的 cache 就是表示 cache pointer 和 vtable。

    那么接下来就只剩下 ro 和 bits 是否对应了，如果对应，那么静态结构体就和 rw 中的 ro 对应，也就是静态结构体被存储在了 bit 中。

    这里需要重点关注两个函数：

    struct objc_class : objc_object {
    ....省略...
    class_rw_t *data() {
        return bits.data();
    }
    void setData(class_rw_t *newData) {
        bits.setData(newData);
    }
    ....省略...
}

    在类的初始化函数 realizeClassWithoutSwift 中会直接使用 ro 对 rw 进行赋值并调用 setData() 传递给 class：

    // Normal class. Allocate writeable class data.
rw = (class_rw_t *)calloc(sizeof(class_rw_t), 1);
rw->ro = ro;
rw->flags = RW_REALIZED|RW_REALIZING;
cls->setData(rw);

    bits 没什么好说的，就是一个 unsigned long 类型，在 MacOS/iOS 中占 8 个字节，也就是 64 位，感觉就是为了和指针的 size 对应而制定的一个类型。重点是 bits 中这两个方法的具体实现：

    // struct class_data_bits_t
class_rw_t* data() {
    return (class_rw_t *)(bits & FAST_DATA_MASK);
}

void setData(class_rw_t *newData) {
    // 对3-47位按位取反之后,这44位就都是0了,相当于清空3-47位而不清空0-2位
    // 按位运算,只要一个位1就为1,newData因为8字节对齐原则,0-2位必定为0
    // 整个流程最终的结果就是只修改3-47位,也就是修改rw
    uintptr_t newBits = (bits & ~FAST_DATA_MASK) | (uintptr_t)newData;
    atomic_thread_fence(memory_order_release);
    bits = newBits;
}

    要理解上面的代码，需要知道 FAST_DATA_MASK 是什么。这个宏在 64 位系统下是这么定义的：

    #define FAST_DATA_MASK          0x00007ffffffffff8UL

    UL 表示 unsign long，可以直接去掉，因为和这个宏定义相关的都是位运算，来看看转换成二进制之后是多少：

    FAST_DATA_MASK二进制

    一共是 44 + 3 = 47 位，且后三位都是 0；

    上述 get 方法中，直接和 FAST_DATA_MASK 进行位运算，其意义就是取 3-47 位的值。

    而 set 方法中，做了这么几步：

    1. ~ 表示按位取反，所以 0-2 位变成了 1，相反的，3-47 位变成了 0；
    2. & 表示两个数按位且运算，如果都为 1 时，该位才为 1；
    3. | 表示两个数按位或，如果有一个为 1 ，该位就为 1；

    上述三个运算符对应的目的和结果是：

    1. 按位取反之后，和原始数据进行按位且运算，最终保留了原始数据中的 0-2 位，且清空了 3-47 位；
    2. 将上一步的结果和新数据按位或运算，结果就是获取到了新数据；

    因为内存时按 8 字节对齐的，所以新数据过来的时候是一个内存地址，这个地址后 3 位必定为 0，所以上述第二步中，因为是 或运算，最后三位的值在经过 set 之后保持原样。

    那为什么是 3-47 位？这个其实是和 isa 中的 shiftcls 是对应的：

    shiftcls

    上述 MACH_VM_MAX_ADDRESS 进行二进制转换之后分别是 47 位和 36 位：

    MACH_VM_MAX_ADDRESS二进制转换 MACH_VM_MAX_ADDRESS二进制转换

    因为内存地址最少是按 8 字节对齐（OC 中是 16字节），所以后三位可以必定为 0 ，在存储过程中可以直接抹掉，取出时加上就行，所以 shiftcls 的存取时会有对应的位移操作：

    // 存储时右移3位抹0
newisa.shiftcls = (uintptr_t)newCls >> 3;
// 读取时左移3位补0
return (Class)((uintptr_t)oldisa.shiftcls << 3);

    所以，objc_class 中的 bit 中的 3-47 位存储的就是类的静态数据 ro，也就是 __objc_classlist 表中的指针所指向的数据。而节约出来的 0、1 、2 这三个比特位则可以用来存储三个标志位。三个标志位的存取同样是通过位运算完成，就不再赘述。

    至此，可以得出结论：

    1. 类的静态数据存储在 struct objc_class 的 bits 中；
    2. bit 类型是 unsign long，本质上是一个存储指针的容器；
    3. 64 位操作系统下指针的容量有冗余，系统的最大指针地址用 MAX_ADDRESS 表示，一般是 47/36 位；
    4. 内存对齐的本质是提高 CPU 寻址效率，而指针为 8 字节，所以大部分系统都是最少以 8 字节对齐，也就是可以多，但不能少，比如 objc 就是 16 字节对齐；
    5. 基于 8 字节内存对齐原则，最后 3 位必定为 0 ，所以 bit 的最后 3 位可以用来存储其他信息；
    6. 基于以上前提，objc 中才有了 3 位移运算，33/47 位 Mask 这些基本操作；

    通过代码分析已经得出结论：_class_t 和 objc 中的 object_class 对应：

    _class_t

    也就是说 object_class 中的 bit 对应的就是 _class_t 中的 ro，那么静态时期这个 ro 何时被赋值？代码如下：

    extern "C" __declspec(dllexport) struct _class_t OBJC_CLASS_$_XKStudent __attribute__ ((used, section ("__DATA,__objc_data"))) = {
    0, // &OBJC_METACLASS_$_XKStudent,
    0, // &OBJC_CLASS_$_XKPerson,
    0, // (void *)&_objc_empty_cache,
    0, // unused, was (void *)&_objc_empty_vtable,
    &_OBJC_CLASS_RO_$_XKStudent,
};

    也就是在 setup 函数被调用之前，这个 ro 就已经被赋值了，这个值就是 _OBJC_CLASS_RO_$_XKStudent，这个结构体定义如下：

    static struct _class_ro_t _OBJC_CLASS_RO_$_XKStudent __attribute__ ((used, section ("__DATA,__objc_const"))) = {
    0, //flags
    __OFFSETOFIVAR__(struct XKStudent, _studioName), //instanceStart
    sizeof(struct XKStudent_IMPL), //instanceSize
    (unsigned int)0, //reserved
    0, //ivarlayout
    "XKStudent", //name
    (const struct _method_list_t *)&_OBJC_$_INSTANCE_METHODS_XKStudent, //Method
    0, // protocols
    (const struct _ivar_list_t *)&_OBJC_$_INSTANCE_VARIABLES_XKStudent, //ivars
    0, //weakIvarLayout
    (const struct _prop_list_t *)&_OBJC_$_PROP_LIST_XKStudent,//properties
};

    那么 _class_ro_t 是什么呢？而 objc 中又有一个 clsss_ro_t，这两是什么关系？猜测应该也是对应的。来对比一下看看：

    对比

    这两个完全就是一模一样啊！！！

    现在，回到最初的观点：类在初始化时，使用 ro 来初始化 rw。而 ro 就是 clss_ro_t 的类型，这个类型正好和静态编译时期生成的 _class_ro_t 完全重合。所以，这个时候需要来看下 rw 的初始化流程到底是怎么样的，静态数据是如何在初始化阶段被赋值的？

    这里就回到了最初的代码：

    rw = (class_rw_t *)calloc(sizeof(class_rw_t), 1);
rw->ro = ro;
rw->flags = RW_REALIZED|RW_REALIZING;
cls->setData(rw);

    上述代码直接将 ro 赋值给 rw 的 ro 属性，然后调用了 cls 的 setData 方法，将 rw 赋值给 cls，完成静态数据初始化。

    4. 验证

    因为 coding 的本质是机器指令 + 数据，看看运行时内存中的数据是否和静态数据 ro 对应即可验证我们的逻辑。

    这里，直接把 objc 中的结构体移植过来使用，看看 XKStudent 的类对象的 name 是否和 _OBJC_CLASS_RO_$_XKStudent 结构体一致即可。

    首先把 object_class 移植过来：

    struct xk_objc_class : xk_objc_object {
    // Class ISA;
    xkClass superclass;
    xk_cache_t cache;             // formerly cache pointer and vtable
    xk_class_data_bits_t bits;    // class_rw_t * plus custom rr/alloc flags
};

    然后依次补足 cache_t 和 class_data_bits_t：

    struct bucket_t {
private:
#if __arm64__
    uintptr_t _imp;
    SEL _sel;
#else
    SEL _sel;
    uintptr_t _imp;
#endif
};

#if __LP64__
typedef uint32_t xk_mask_t;  // x86_64 & arm64 asm are less efficient with 16-bits
#else
typedef uint16_t xk_mask_t;
#endif

struct xk_cache_t {
    struct bucket_t *_buckets;
    xk_mask_t _mask;
    xk_mask_t _occupied;
};

struct xk_class_data_bits_t {
    uintptr_t bits;
};

    还要移植 isa_t 和 objc_object：

    typedef struct xk_objc_class *xkClass;

union xk_isa_t {
    xk_isa_t() { }
    xk_isa_t(uintptr_t value) : bits(value) { }

    xkClass cls;
    uintptr_t bits;
#if defined(ISA_BITFIELD)
    struct {
        ISA_BITFIELD;  // defined in isa.h
    };
#endif
};

struct xk_objc_object {
    xk_isa_t isa;
};

    最后补足宏定义：

    #if !__LP64__

#elif 1

#define XK_FAST_DATA_MASK          0x00007ffffffffff8UL

#else

#define FAST_DATA_MASK          0x00007ffffffffff8UL

#endif

# if __arm64__
#   define ISA_MASK        0x0000000ffffffff8ULL

# elif __x86_64__
#   define ISA_MASK        0x00007ffffffffff8ULL
# else
#   error unknown architecture for packed isa
# endif

    上述结构体中，为了方便验证，删除了 method 等比较复杂的结构体。

    最后，我们再来写两个 OC 相关的结构体：

    struct xk_person : xk_objc_object {
    NSString *name;
};

struct xk_student : xk_person {
    NSString *studioName;
};

    此时，就可以写验证的代码了：

    int main(int argc, char * argv[]) {
    
    XKStudent *student = [XKStudent new];
    student.name = @"Jack";
    student.studioName = @"Affiliated Middle School of Tsinghua";
    
    struct xk_student *obj = (__bridge struct xk_student *)student;
    xk_isa_t isa = (*obj).isa;
    void *p = (void *)((isa.bits) & ISA_MASK);
    
    NSLog(@"isa:%p",p);
    NSLog(@"name:%p",obj->name);
    NSLog(@"studioName:%p",obj->studioName);

    struct xk_objc_class *cls = (__bridge struct xk_objc_class *)[XKStudent class];
    uintptr_t cls_bits = (*cls).bits.bits;
    struct xk_class_rw_t *cls_rw = (struct xk_class_rw_t *)(cls_bits & XK_FAST_DATA_MASK);
    
    const xk_class_ro_t *cls_ro = (*cls_rw).ro;
    const char *cls_name = (*cls_ro).name;
    
    NSLog(@"class name:%s",cls_name);

    return 0;
}

    结果：

    isa for instance:0x102fbe0d8
name:Jack
studioName:Affiliated Middle School of Tsinghua
class pointer:0x102fbe0d8
class name:XKStudent

    上述代码中：

    1. 创建了一个 XKStudent 的实例；
    2. 使用自定义的 struct xk_student 指针来指向实例对象；
    3. 获取实例对象的 isa，并使用 Mask 获取到真实的 shiftcls 的值；
    4. 打印class、name、studioName 属性；
    5. 获取类对象的地址；
    6. 打印之后可以发现，类对象地址和实例对象的 isa 中存储的 shiftcls 指向一致；
    7. 依次获取到 bits、rw、ro；
    8. 打印 ro 中的 name；

    isa 相关知识详见：iOS：isa指针

    其实这段代码可以玩一阵子，比如在 MacOS 应用上跑这段代码，如果不支持指针优化，那么 cls 就直接指向类对象。再比如可以继续验证属性、方法等静态结构体，还可以找一找元类、父类对象等，就不再赘述了。

    5. 总结

    1. OC 中类首先在静态阶段，被编译器生成相关的结构体。这些结构体包括：实例对象、类对象、元类对象、方法、属性等；
    2. 静态阶段还通过 setup 等方法先进行静态初始化，完成了对象的关联关系的建立，也就是那张经典的 isa、superclass 指向图；
    3. 静态时期初始化完成的结构体会被存储到 mach-O 文件中；
    4. 动态链接时，dyld 和 objc 通过回调的方式触发类的加载流程。
    5. 类的动态初始化中，读取静态时期的 ro 并且赋值给 rw，完成最基本的初始化逻辑；

    后续初始化逻辑还干了什么？下回分解......

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