我们简单写个demo,在我们定义的类HPWPerson里放了name，age属性，还有_hobby成员变量
@interface HPWPerson : NSObject {
NSString *_hobby;
}
@property (nonatomic ,copy) NSString *name;
@property (nonatomic ,assign) int age;
第一我们思考两个问题，类方法是放在哪里？成员变量是放在哪里？带着这两个问题我们进行深入的探究下。
我们通过上篇结尾的分析实则知道，实例方法，成员属性，协议等都是存放在class_rw_t这个结构体里，如下面源码所示，
struct class_rw_t {
// Be warned that Symbolication knows the layout of this structure.
uint32_t flags;
uint16_t witness;
#if SUPPORT_INDEXED_ISA
uint16_t index;
#endif
explicit_atomic<uintptr_t> ro_or_rw_ext;
Class firstSubclass;
Class nextSiblingClass;
private:
using ro_or_rw_ext_t = objc::PointerUnion<const class_ro_t, class_rw_ext_t, PTRAUTH_STR("class_ro_t"), PTRAUTH_STR("class_rw_ext_t")>;
const ro_or_rw_ext_t get_ro_or_rwe() const {
return ro_or_rw_ext_t{ro_or_rw_ext};
}
void set_ro_or_rwe(const class_ro_t *ro) {
ro_or_rw_ext_t{ro, &ro_or_rw_ext}.storeAt(ro_or_rw_ext, memory_order_relaxed);
}
我们继续在class_rw_t结构体源码里找下，发现有class_ro_t这个结构体，这个结构体是干什么的呢？
const class_ro_t *ro() const {
auto v = get_ro_or_rwe();
if (slowpath(v.is<class_rw_ext_t *>())) {
return v.get<class_rw_ext_t *>(&ro_or_rw_ext)->ro;
}
return v.get<const class_ro_t *>(&ro_or_rw_ext);
}
我们通过打印得到如下：
@property (nonatomic ,copy) NSString *name;这个会生成下划线的成员变量_name,
@property (nonatomic ,assign) int age;这个会生成下划线的成员变量_age,
发现我们再打印class_ro_t里发现有上图所示的成员变量，所以其中“_hobby”，“_age”,”_name”这些是存在class_ro_t这个结构里的。
通过上面我们发现，成员变量的值是放在对象里，成名变量名字以及一些大小信息放在类里面，这个是为什么呢？实则类里面的结构体它就好比一个模板，通过这个模板就可以生成各个成员变量信息，但是成员变量的值是不同的所以成员变量的值要存放在实例对象里，成员变量名及大小信息放在类里面就可以。
接着我们再继续探究下，在class_rw_t这个结构体里有class_ro_t这个结构体，那这两个结构体有什么关系呢？
1.class_ro_t是在编译的时候生成的（只读），是一个纯净的空间，不能被修改的
- class_rw_t是运行时候生成的会把class_ro_t里整个剪切放到class_rw_t里
我们知道苹果的runtime可以动态的修改属性和方法，但是ro里又不支持修改的，那它是如何实现的呢？
我们先看下WWDC里的一个视频讲解：
WWDC讲解ro，rw链接
通过上面的视频我们知道，ro在编译的时候生成，在内存不够的时候就会进行移除，当要使用的时候就会重新从磁盘里去加载。在objc源码里我们发现有个叫class_rw_ext_t的结构体，简称为rwe。class_rw_ext_t这个也不是每个类里都生成的，由于生成class_rw_ext_t是有条件的：或者有分类，或者runtime API修改的时候会生成这个rwe结构体。runtime是无法修改成员变量的，rwe在对ro里进行拷贝出的也是其中一部分，一般ro里也就10%的内容需要修改。接着我们看rwe源码如下，也验证了我们这点：如果有rwe就直接返回里面的methods，没有就返回ro里的baseMethods。
const method_array_t methods() const {
auto v = get_ro_or_rwe();
if (v.is<class_rw_ext_t *>()) {
return v.get<class_rw_ext_t *>(&ro_or_rw_ext)->methods;
} else {
return method_array_t{v.get<const class_ro_t *>(&ro_or_rw_ext)->baseMethods};
}
}
属性存放在rw里源码：如果有rwe就直接返回里面的properties，没有就返回ro里的baseProperties。
auto v = get_ro_or_rwe();
if (v.is<class_rw_ext_t *>()) {
return v.get<class_rw_ext_t *>(&ro_or_rw_ext)->properties;
} else {
return property_array_t{v.get<const class_ro_t *>(&ro_or_rw_ext)->baseProperties};
}
}
协议存放在rw里源码：如果有rwe就直接返回里面的protocols，没有就返回ro里的baseProtocols。
const protocol_array_t protocols() const {
auto v = get_ro_or_rwe();
if (v.is<class_rw_ext_t *>()) {
return v.get<class_rw_ext_t *>(&ro_or_rw_ext)->protocols;
} else {
return protocol_array_t{v.get<const class_ro_t *>(&ro_or_rw_ext)->baseProtocols};
}
}
苹果为什么要设计元类
设计元类只是单独为了存放我们的类方法吗？
实则其目的是为了复用消息机制。在OC中调⽤⽅法，实则是在给某个对象发送某条消息。
消息的发送在编译的时候编译器就会把⽅法转换为objc_msgSend这个函数。
id objc_msgSend(id self, SEL op, …) 这个函数有俩个隐式的参数：消息的接收者，消息的⽅法
名。通过这俩个参数就能去找到对应⽅法的实现。
objc_msgSend函数就会通过第⼀个参数消息的接收者的isa指针，找到对应的类，如果我们是通过
实例对象调⽤⽅法，那么这个isa指针就会找到实例对象的类对象，如果是类对象，就会找到类对
象的元类对象，然后再通过SEL⽅法名找到对应的imp，然后就能找到⽅法对应的实现。
那如果没有元类的话，那这个objc_msgSend⽅法还得多加俩个参数，⼀个参数⽤来判断这个⽅法
到底是类⽅法还是实例⽅法。⼀个参数⽤来判断消息的接受者到底是类对象还是实例对象。
消息的发送，越快越好。那如果没有元类，在objc_msgSend内部就会有有许多的判断，就会影响
消息的发送效率。
所以元类的出现就解决了这个问题，让各类各司其职，实例对象就⼲存储属性值的事，类对象存储
实例⽅法列表，元类对象存储类⽅法列表，符合设计原则中的单⼀职责，⽽且忽略了对对象类型的
判断和⽅法类型的判断可以⼤⼤的提升消息发送的效率，并且在不同种类的⽅法⾛的都是同⼀套流
程，在之后的维护上也⼤⼤节约了成本。
所以这个元类的出现，最⼤的好处就是能够复⽤消息传递这套机制。不管你是什么类型的⽅法，都
是同⼀套流程。
接着我们如何证明我们上面所说的呢？下面我们来看下在源码里设置断点调试：
第一我们打开objc的源码，
(lldb) x/4gx p.class
0x100008198: 0x0000000100008170 0x0000000100821140
0x1000081a8: 0x0001000100c04080 0x0002802900000000
(lldb) p/x 0x0000000100008170 & 0x007ffffffffffff8ULL
(unsigned long long) $1 = 0x0000000100008170
(lldb) po 0x0000000100008170
LGPerson
(lldb) p/x (class_data_bits_t *) 0x0000000100008190
(class_data_bits_t *) $3 = 0x0000000100008190
(lldb) p $3.data()
(class_rw_t *) $4 = 0x0000000100c040e0
Fix-it applied, fixed expression was:
(lldb) p $3.data()
(class_rw_t *) $4 = 0x0000000100c040e0
Fix-it applied, fixed expression was:
$3->data()
(lldb) p $4->methods()
(const method_array_t) $5 = {
list_array_tt<method_t, method_list_t, method_list_t_authed_ptr> = {
= {
list = {
ptr = 0x0000000100003e30
}
arrayAndFlag = 4294983216
}
}
}
(lldb) p $5.list
(const method_list_t_authed_ptr<method_list_t>) $6 = {
ptr = 0x0000000100003e30
}
(lldb) p $6.ptr
(method_list_t *const) $7 = 0x0000000100003e30
(lldb) p *$6
(objc_method_description) $7 =(name = "classMethod",types = "v16@0:8")
我们一直按上面去打印，最后会打印一个classMethod这个类方法，在我们设置HPWPerson这个类里也有这个方法，如下，所以证明了类方法是存放在元类里面的。
@interface HPWPerson : NSObject {
NSString *_hobby;
}
@property (nonatomic ,copy) NSString *name;
@property (nonatomic ,assign) int age;
- (void)instanceMethod;
+ (void)instanceMethod;
+ (void)classMethod;
接着我们看些runtime的api方法的实现：
- (void)viewDidLoad {
[super viewDidLoad];
//获取类的成员变量
[self hpw_class_copyIvarList:HPWPerson.class];
//获取类的属性
[self hpw_class_copyPropertyList:HPWPerson.class];
//获取类的方法
[self hpw_class_copyMethodList:HPWPerson.class];
[self methodTest:HPWPerson.class];
[self impTest:HPWPerson.class];
}
//获取类的成员变量
-(void)hpw_class_copyIvarList:(Class)pClass {
unsigned int outCount = 0;
Ivar *ivars = class_copyIvarList(pClass, &outCount);
for (int i = 0; i < outCount; i ++) {
Ivar ivar = ivars[i];
const char *cName = ivar_getName(ivar);
const char *cType = ivar_getTypeEncoding(ivar);
NSLog(@"name = %s type = %s",cName,cType);
}
free(ivars);
}
//获取类的属性
-(void)hpw_class_copyPropertyList:(Class)pClass {
unsigned int outCount = 0;
objc_property_t *perperties = class_copyPropertyList(pClass, &outCount);
for (int i = 0; i < outCount; i++) {
objc_property_t property = perperties[i];
const char *cName = property_getName(property);
const char *cType = property_getAttributes(property);
NSLog(@"name = %s type = %s",cName,cType);
}
free(perperties);
}
//获取类的属性
-(void)hpw_class_copyMethodList:(Class)pClass {
unsigned int outCount = 0;
Method *methods = class_copyMethodList(pClass, &outCount);
for (int i = 0; i < outCount; i++) {
Method method = methods[i];
NSString *name = NSStringFromSelector(method_getName(method));
const char *cType = method_getTypeEncoding(method);
NSLog(@"name = %@ type = %s",name,cType);
}
free(methods);
}
-(void)methodTest:(Class)pClass {
const char *className = class_getName(pClass);
Class metaClass = objc_getMetaClass(className);
Method method1 = class_getInstanceMethod(pClass, @selector(instanceMethod));
Method method2 = class_getInstanceMethod(metaClass, @selector(instanceMethod));
Method method3 = class_getInstanceMethod(pClass, @selector(classMethod));
Method method4 = class_getInstanceMethod(metaClass, @selector(classMethod));
NSLog(@"%p - %p - %p - %p",method1,method2,method3,method4);
}
-(void)impTest:(Class)pClass {
const char *className = class_getName(pClass);
Class metaClass = objc_getMetaClass(className);
IMP imp1 = class_getMethodImplementation(pClass, @selector(instanceMethod));
IMP imp2 = class_getMethodImplementation(metaClass, @selector(instanceMethod));
IMP imp3 = class_getMethodImplementation(pClass, @selector(classMethod));
IMP imp4 = class_getMethodImplementation(metaClass, @selector(classMethod));
NSLog(@"%p - %p - %p - %p",imp1,imp2,imp3,imp4);
}
2022-04-26 20:21:51.952225+0800 RuntimeApiTestDemo[50626:543107] name = _hobby type = @"NSString"
2022-04-26 20:21:51.952293+0800 RuntimeApiTestDemo[50626:543107] name = _age type = i
2022-04-26 20:21:51.952333+0800 RuntimeApiTestDemo[50626:543107] name = _name type = @"NSString"
2022-04-26 20:21:51.952374+0800 RuntimeApiTestDemo[50626:543107] name = name type = T@"NSString",C,N,V_name
2022-04-26 20:21:51.952415+0800 RuntimeApiTestDemo[50626:543107] name = age type = Ti,N,V_age
2022-04-26 20:21:51.952453+0800 RuntimeApiTestDemo[50626:543107] name = instanceMethod type = v16@0:8
2022-04-26 20:21:51.952485+0800 RuntimeApiTestDemo[50626:543107] name = name type = @16@0:8
2022-04-26 20:21:51.952518+0800 RuntimeApiTestDemo[50626:543107] name = setName: type = v24@0:8@16
2022-04-26 20:21:51.952554+0800 RuntimeApiTestDemo[50626:543107] name = age type = i16@0:8
2022-04-26 20:21:51.952586+0800 RuntimeApiTestDemo[50626:543107] name = setAge: type = v20@0:8i16
2022-04-26 20:21:51.952638+0800 RuntimeApiTestDemo[50626:543107] name = .cxx_destruct type = v16@0:8
上面这些我们是用runtime的api把成员变量，实例方法，类方法等打印出来。
通过上面总结：
1）ro里存放成员变量，实例方法，属性，协议，类对象
2）类方法存放在元类里面
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