类的底层原理探索（上）

作者: linc_ | 来源:发表于2022-04-22 17:59 被阅读0次

Class 的本质是 objc_class类型的结构体, objc_class本质也是对象，继承自objc_object。
objc_class 内部也有一个isa指针。

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类对象的isa指向分析

我们打印一下对象的指针来查看一下

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我们将p的指针与上掩码，得到了类对象LGPerson，我们通过类对象的指针与上排码能得到什么呢？我们发现类对象的isa指针也指向LGPerson，同时2个LGPerson的内存地址不一样。

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我们发现对象isa所指向的LGPerson类的地址为0x00000001000082f0，而LGPerson类中isa所指向的LGPerson地址为0x00000001000082c8，说明这是两个不同的类！而且LGPerson的元类也是LGPerson。

到此我们得到了如下结论
实例对象的isa -->类对象 isa--> 元类对象
那元类的isa指针指向哪里呢,我们接着看

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通过打印看到，元类的指针指向根元类

那么根元类的isa又指向哪里呢？

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通过打印根元类的内存空间，发现根元类的isa指向了自己。

总结如图

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类与元类的继承关系

先说结论：元类的父类就是父类的元类

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在进行superclass走位分析之前，先要确定superclass指针所在位置，查看objc_class源码实现：

struct objc_class : objc_object {
    // Class ISA;
    Class superclass; // 第二个8字节
    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);
    }
    
    …… 省略
}

通过上面的源码可以确定，superclass指针在类的第二个8字节中。

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继续打印LGperson的父类

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通过打印发现LGPerson的父类指向NSObject

继续查找NSObject的父类

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通过验证可以确定，NSObject的isa 指向自己 , NSObject的父类是nil。

总结如图

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那有没有想过苹果为什么要设计元类呢？这个我们放在后面讲，这边我们先看一下objc_class里存放了什么东西

通过内存平移访问bits数据

内存平移

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如图中所示，p是个指针，指向了整形数组的首地址c，d+1则表示指针平移int类型大小的字节，即就是平移4个字节，也就是数组第一个元素的地址，以此类推。

好了，知道了什么是内存平移，我们来对这个bits进行探究。我们定义一个Person类，

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运行程序，并且在main函数中打上断点，先输出Person类对象的地址分布，参考源码中objc_class的结构（全局搜索struct objc_class），要拿到bits，需要内存平移32位，也就是说0x1000081b8就是我们要操作的地址。我们将该地址进行强转为class_data_bits_t得到一个地址，我们通过对地址进行取值，得到的结果对我们并没有什么参考意义，怎么办呢？

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结果返回的class_data_bits_t类型我们可以试着对其进行探索，跳转到其定义处：

struct class_data_bits_t {
    friend objc_class;
    // Values are the FAST_ flags above.
    uintptr_t bits;
public:
    // !!重点--获取class_rw_t!!
    class_rw_t* data() const {
        return (class_rw_t *)(bits & FAST_DATA_MASK);
    }
    ...
    // !!重点--获取class_ro_t!!
    const class_ro_t *safe_ro() const {
        class_rw_t *maybe_rw = data();
        if (maybe_rw->flags & RW_REALIZED) {
            // maybe_rw is rw
            return maybe_rw->ro();
        } else {
            // maybe_rw is actually ro
            return (class_ro_t *)maybe_rw;
        }
    }

发现其有个叫做class_rw_t* data()的方法，我们试着对其进行调用并得到的地址进行取值：

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好像没什么对我们有用的信息，这时候我们就跳转到class_rw_t类型的定义处，发现里面有很多方法，我们发现了几个很熟悉的方法：methods,properties,protocols等等。我们试着对其进行调用，里面有个list，我们继续对其进行解析，得到一个method_list_t类型的地址，并对其取值。