OC底层探索之类的探索（下）

成员变量的存储位置

OC底层探索之类的探索（上）我们探索了isa的走位图，实例方法以及属性的存储位置。今天我们来看看成员变量的存储位置。
首先我们还是用CXPerson

@interface CXPerson : NSObject {
    NSString *_hobby;
}

@property (nonatomic ,copy) NSString *name;
@property (nonatomic ,assign) int age;

- (void)cxInstanceMethod;
+ (void)cxClassMethod;
@end

x/6gx p.class：获取CXPerson类对象的成员。
p (class_data_bits_t *)0x100008278：获取CXPerson类对象的成员。
p $1->data()：获取class_rw_t结构体数据。
p $2->ro()：获取class_ro_t结构体指针数据。

获取ro

p *$4：打印class_ro_t数据，我们知道iOS成员变量是用ivar表示的。那我们就探索ivars。

打印class_ro_t数据

p $5.ivars:我们得到了一个ivar_list_t结构体指针。
p *$6:打印指针内容，可以看到count=3，有3个成员变量，好了继续搞起来。

打印指针内容

p $7.get(0)：打印第1个值，我们可以看到是一个名字为_hobby的成员变量。
p $7.get(1)：打印第2个值，名字为_age的成员变量。
p $7.get(2)：打印第3个值，我们可以看到是一个名字为_name的成员变量。
结论：成员变量存放在类对象的class_ro_t结构体当中。

成员变量

类方法的存储位置

OC底层探索之类的探索（上）我们探索了实例方法的存储位置，方法列表么有类方法，今天我们来看看类方法的存储位置。
p/x objc_getMetaClass("CXPerson"):获取CXPerson的元类对象0x0000000100008230。
x/6gx 0x0000000100008230:获取元类的6个成员。
p (class_data_bits_t *)0x100008250：获取元类bits。
p $1->data()：获取class_rw_t结构体数据。
p $2->methods()：获取methods方法列表。
p $3.list p $4.ptr：获取method_list_t指针地址。

获取元类方法列表

p *$5：打印method_list_t指针内容。我们发现count = 1，方法列表只有一个方法。
p $6.get(0).big()：打印第一个方法，我们可以看到cxClassMethod这个类方法。

获取类方法

结论：类方法存在元类方法列表内。

苹果设计元类的目的

我们通过探索bits里面的数据结构发现，属性和实例方法是存储在类对象里面，而类方法是存储在元类里面的。那么苹果设计元类的目的到底是什么呢？
主要的⽬的是为了复⽤消息机制。在OC中调⽤⽅法，其实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。

通过`runtime api`获取`实例方法` `成员变量` `属性` `类方法列表`列表

我们通过lldb获取类的实例方法、成员变量、属性、类方法列表，再用runtime api获取一下。

获取成员变量:

class_copyIvarList：获取类的成员变量列表。
ivar_getName：获取成员变量名称。
ivar_getTypeEncoding：获取成员变量的类型。
因为Ivar不是OC对象，所以要调用C函数free()进行对象的释放。

- (void)cx_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);
}

调用cx_class_copyIvarList方法获取CXPersion类的成员变量：

[self cx_class_copyIvarList: CXPersion.class];

打印：输出_hobby、_age、_name3个成员变量及其类型。

runtime api获取类的成员变量

获取属性

class_copyPropertyList：获取类的属性列表。
property_getName：获取属性名称。
property_getAttributes：获取属性的属性。
因为perperties不是OC对象，所以要调用C函数free()进行对象的释放。

- (void)cx_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);
}

调用cx_class_copyPropertyList方法获取CXPersion类的属性：

[self cx_class_copyPropertyList: CXPersion.class];

打印：
输出name、age2个成员变量及其类型。

获取属性

获取实例方法

class_copyMethodList：获取类的方法列表。
NSStringFromSelector(method_getName(method))：获取方法名。
method_getTypeEncoding：获取描述⽅法的参数和返回值类型的字符串。
因为methods不是OC对象，所以要调用C函数free()进行对象的释放。

- (void)cx_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);
}

调用cx_class_copyMethodList方法获取CXPersion类的方法列表：

[self cx_class_copyMethodList: CXPersion.class];

打印：
输出instanceMethod、name、.cxx_destruct、setName、age、setAge等方法。

获取实例方法

获取类方法

因为类方法存储在元类里面，获取CXPersion的元类。然后调用cx_class_copyMethodList函数。

    Class metaClass = objc_getMetaClass("CXPersion");
    [self cx_class_copyMethodList: metaClass];

打印：
输出：classMethod类方法

类方法

ro rw rwe

我们先了解一下什么是clean memory 、dirty memory。
clean memory(净内存)是加载之后不会改变的内存。dirty memory(脏内存)是程序运行时会发生改变的内存。
dirty memory是昂贵的，只要进程在运行，它就一直存在。另外，clean memory是可以进行移除的，所以可以移除相应的clean memory来进行优化内存，当然被移除的clean memory你需要使用的时候，你可以进行重新加载相应的数据。类结构一经被使用就会变为dirty memory，因为它会在运行时写入相关数据。
class_ro_t(read only)是在编译的时候生成的。当类在编译的时候，类的属性，实例方法，协议这些内容就存在class_ro_t这个结构体里面了，这是一块净内存空间(clean memory)，不允许被修改。
class_rw_t（可读写的）是在运行的时候生成的，类一经使用就会变成class_rw_t，它是存储在dirty memory(脏内存)里面的，它会先把class_ro_t的内容copy过去，然后再将当前类的分类的这些属性、方法等拷⻉到class_rw_t里面生成class_rw_ext_t。
class_rw_ext_t可以减少内存的消耗。苹果在wwdc2020（用safari打开）里面说过，只有大约10%左右的类需要动态修改。所以只有10%左右的类里面需要生成class_rw_ext_t这个结构体。这样的话，可以节约很大一部分内存。
class_rw_ext_t生成的条件:

用runtime的Api进行动态修改的时候。
有分类的时候，且分类和本类都为非懒加载类的时候。实现了+load方法即为非懒加载类。

OC底层探索之类的探索（下）