class_data_bits_t

我们上文提到过  class_data_bits_t,说到它与方法相关~

类结构

struct objc_class : objc_object {

     // Class ISA;  //指向类的指针

       Class superclass;  //指向当前类的父类

       cache_t cache;             // formerly cache pointer and vtable

       class_data_bits_t bits;    // class_rw_t * plus custom rr/alloc flags

}

cache_t cache;             //用于缓存指针和 vtable,加速方法的调用

class_data_bits_t bits;    // 存储类的方法、属性、遵循的协议等信息的地方

class_data_bits_t的结构体,其中只含有一个 64位的 bits 用于存储与类有关的信息。我们看到注释,class_data_bits_t 相当于 class_rw_t 指针加上 rr/alloc 的标志。


class_data_bits_t 结构体的方法,用于返回class_rw_t 指针()

class_rw_t* data() {

       return (class_rw_t *)(bits & FAST_DATA_MASK);

}

#define FAST_DATA_MASK          0x00007ffffffffff8UL

(这个掩码 111  ffffffffff 1000      3-47为1,前面说过X86-64,地址的有效位是47位,后三位为0对齐)

执行 class_data_bits_t 结构体中的 data() 方法或者调用 objc_class 中的 data() 方法会返回同一个 class_rw_t * 指针,因为 objc_class 中的方法只是对 class_data_bits_t 中对应方法的封装。

Objc 类中的属性、方法还有遵循的协议等信息都保存在 class_rw_t 中


struct class_rw_t {

    uint32_t flags;

   uint32_t version;

    const class_ro_t *ro;

    method_array_t methods;

    property_array_t properties;

    protocol_array_t protocols;

    Class firstSubclass;

    Class nextSiblingClass;

};

其中还有一个指向常量的指针 ro,其中存储了当前类在编译期就已经确定的属性、方法以及遵循的协议。

struct class_ro_t {

};

类在内存中的位置是编译期就确定的,类定义的实例方法,会被添加到class_ro_t 的baseMethodList

类的结构中的class_data_bits_t 中的3~47位/ class_data_bits_t.data()是一个 class_ro_t * 指针。然后在加载 Objc 运行时的过程中,在 realizeClass 方法中:

const class_ro_t *ro = (const class_ro_t *)cls->data();

class_rw_t *rw = (class_rw_t *)calloc(sizeof(class_rw_t), 1);

rw->ro = ro;

rw->flags = RW_REALIZED|RW_REALIZING;

cls->setData(rw);

使用class_ro_t *,初始化一个 class_rw_t 结构体(设置结构体 ro 的值以及 flag),最后设置为正确的 data

realizeClass,该方法的主要作用是对类进行第一次初始化,其中包括:

分配可读写数据空间

返回真正的类结构

在这段代码运行之后,类的只读指针 class_ro_t 以及可读写指针 class_rw_t 都被正确的设置了。但是到这里,其 class_rw_t 中的方法,属性以及协议列表均为空,realizeClass结尾调用 methodizeClass 进行设置

static void methodizeClass(Class cls)

{

        bool isMeta = cls->isMetaClass();

        auto rw = cls->data();

         auto ro = rw->ro;

        // Methodizing for the first time

       // Install methods and properties that the class implements itself.

         method_list_t *list = ro->baseMethods();

          if (list) {

                 prepareMethodLists(cls, &list, 1, YES, isBundleClass(cls));

                rw->methods.attachLists(&list, 1);

            }

          property_list_t *proplist = ro->baseProperties;

          if (proplist) {

                  rw->properties.attachLists(&proplist, 1);

            }

            protocol_list_t *protolist = ro->baseProtocols;

           if (protolist) {

                   rw->protocols.attachLists(&protolist, 1);

             }

            // Attach categories.

           category_list *cats = unattachedCategoriesForClass(cls, true /*realizing*/);

            attachCategories(cls, cats, false /*don't flush caches*/);

            if (cats) free(cats);

}

类自己实现的方法(包括分类)、属性和遵循的协议加载到 methods、 properties 和 protocols 列表中。例如,将 class_ro_t baseMethods 中的方法添加到 class_rw_t methods 数组之后,我们访问 methods 才会获取当前类的实例方法。

说了这么多,到现在我们可以简单看一下方法的结构,与类和对象一样,方法在内存中也是一个结构体。

struct method_t {

      SEL name;

     const char *types;

     IMP imp;

};

其中包含方法名,类型(类型编码)还有方法的实现指针 IMP:

总结

类的方法、属性以及协议在编译期间存放到了“错误”的位置,直到 realizeClass 执行之后,才放到了 class_rw_t 指向的只读区域 class_ro_t,这样我们即可以在运行时为 class_rw_t 添加方法,也不会影响类的只读结构。在 class_ro_t 中的属性在运行期间就不能改变了,再添加方法时,会修改 class_rw_t 中的 methods 列表,而不是 class_ro_t 中的 baseMethods

objc_class 结构体中还有一个cache_t cache 的成员

struct cache_t {

     struct bucket_t *_buckets;

     mask_t _mask;  //  分配用来缓存bucket的总数

     mask_t _occupied;  //  当前实际占用的缓存bucket的个数  

}

struct bucket_t {

    private:

    cache_key_t _key;

     IMP _imp;  //  函数指针,指向了一个方法的具体实现

}

cache_t中的bucket_t *_buckets其实就是一个散列表,用来存储Method的链表。

Cache的作用已经说过。主要是为了优化方法调用的性能,当调用方法时,优先在isa对应类的Cache查找,如果没有找到,再到methodLists查找。

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