iOS底层 -- Runtime之Class底层结构

一、Class结构

• 类、元类对象的本质结构都是struct objc_class
• 类对象和元类对象的结构其实非常相似，只是在存储方法类型上有所不同，可以把元类对象看成是特殊的类对象

struct objc_class {
    Class isa;
    Class superclass;
    cache_t cache;             // 方法缓存
    class_data_bits_t bits;    // 用于获取类的具体信息
};

二、class_rw_t结构

通过bits & FAST_DATA_MASK就可以得到class_rw_t这个结构体。rw的意思是readwrite，即可读可写。

struct class_rw_t {
    uint32_t flags;
    uint32_t version;
    const class_ro_t *ro;
    method_array_t methods;    //方法列表
    property_array_t properties; //属性列表
    protocol_array_t protocols;   //协议列表
    Class firstSubclass;
    Class nextSiblingClass;
    char *demangledName;
};

在class_rw_t中有一个指向class_ro_t这个结构体的指针ro，ro的意思其实就是readonly，也就是只读。

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;   //类名
    method_list_t * baseMethodList;
    protocol_list_t * baseProtocols;
    const ivar_list_t * ivars;    //成员变量列表
    const uint8_t * weakIvarLayout;
    property_list_t *baseProperties;
};

总结：

• 在_class_ro_t中存放的是类初始化时本身的方法，协议，成员变量等，是不包括分类的，因此这些是不能改变的，只读的
• 在class_rw_t中的方法列表，属性列表，协议列表等包含的是该类本身加上分类的所有的方法，属性，协议，因此是可变的，即可写

2.1 method_array_t、property_array_t、protocol_array_t

class_rw_t里面的methods、properties、protocols是二维数组，是可读可写的，包含了类的初始内容、分类的内容

2.2 method_list_t、protocol_list_t、ivar_list_t

class_ro_t里面的baseMethodList、baseProtocols、ivars、baseProperties是一维数组，是只读的，包含了类的初始内容

三、method_t结构

struct method_t {
    SEL name;//就是方法名
    const char *types;  //编码 (返回值类型，参数类型)
    IMP imp; //指向函数的指针 (函数地址)
};

• SEL代表方法\函数名，一般叫做选择器，底层结构跟char *类似

  • 可以通过@selector()和sel_registerName()获得
  • 可以通过sel_getName()和NSStringFromSelector()转成字符串
  • 不同类中相同名字的方法，所对应的方法选择器是相同的

• types包含了函数返回值、参数编码的字符串

• IMP代表函数的具体实现，指向函数的指针 (函数地址)

四、cache_t方法缓存

struct cache_t {
    struct bucket_t *_buckets;   //散列表
    mask_t _mask;        //散列表的长度减1
    mask_t _occupied;  //已经缓存的方法数量
};

struct bucket_t {
    cache_key_t _key;    //用方法选择器SEL作为key
    IMP _imp;            //函数的内存地址
};

_buckets是一个散列表结构，缓存的方法(bucket_t)的各种信息都是存放在这个散列表中

0	bucket_t (_key, _imp)
1	bucket_t (_key, _imp)
2	bucket_t (_key, _imp)
...	...

方法缓存和查找的规则

1.通过@seledctor(test) & _mask得到索引，如果该索引位置没有被占用时，则缓存在这个位置

0	NULL
1	bucket_t (_key, _imp)
2	NULL

2.当该索引位置被占时，就去索引这个i-1的位置，当i为0那就去索引mask也就是最后一个位置

static inline mask_t cache_next(mask_t i, mask_t mask) {
    return i ? i-1 : mask;
}