iOS底层原理—— 知识点1.load和initialize方法的调用原则和调用顺序？ load方法 load方法在应用

1.`load`和`initialize`方法的调用原则和调用顺序？

load方法

load方法在应用程序加载过程中(dyld)完成调用，在main函数之前
在底层进行load_images处理时，维护了两个load加载表，一个类的表，另一个为分类的表，优先对类的load方法发起调用
在对类load方法进行处理时，进行了递归处理，以确保父类优先被处理
所以load方法的调用顺序为父类、子类、分类
而分类中load方法的调用顺序根据编译顺序为准

initialize方法

initialize在第一次消息发送的时候调用，所以load先于initialize调用
分类的⽅法是在类realize之后attach进去的插在前⾯，所以如果分类中实现了initialize方法，会优先调⽤分类的initialize方法
initialize内部实现原理是消息发送，所以如果子类没有实现initialize会调用父类的initialize方法，并且会调用两次
因为内部同时使用了递归，所以如果子类和父类都实现了initialize方法，那么会优先调用父类的，在调用子类的

补充c++构造函数

在分析dyld之后，可以确定这样的一个调用顺序，load->c++->main函数
但是如果c++写在objc工程中，在objc_init()调用时，会通过static_init()方法优先调用c++函数，而不需要等到_dyld_objc_notify_register向dyld注册load_images之后再调用
同时，如果objc_init()自启的话也不需要dyld进行启动，也可能会发生c++函数在load方法之前调用的情况

3.⽅法的本质，`sel`是什么？`IMP`是什么？两者之间的关系⼜是什么？

⽅法的本质：发送消息，消息会有以下⼏个流程：
1. 快速查找（objc_msgSend）~ cache_t 缓存消息
2. 慢速查找~ 递归⾃⼰或⽗类 ~ lookUpImpOrForward
3. 查找不到消息: 动态⽅法解析 ~ resolveInstanceMethod
4. 消息快速转发 ~ forwardingTargetForSelector
5. 消息慢速转发 ~ methodSignatureForSelector 和 forwardInvocation
sel是⽅法编号，在read_images期间就编译进⼊了内存
- typedef struct objc_selector *SEL;
imp就是我们函数实现指针，找imp就是找函数的过程
sel就相当于书本的⽬录tittle
imp就是书本的⻚码
查找具体的函数就是想看这本书⾥⾯具体篇章的内容
1. 我们⾸先知道想看什么 ~ tittle (sel)
2. 根据⽬录对应的⻚码（imp）
3. 翻到具体的内容方法实现

4.能否向编译后的得到的类中增加实例变量？能否向运⾏时创建的类中添加实例变量？

不能向编译后的得到的类中增加实例变量
- 我们编译好的实例变量存储的位置在ro，⼀旦编译完成，内存结构就完全确定；
- 可以通过分类向类中添加方法和属性（关联对象）
可以向运行时创建的类中添加实例变量，只要内没有注册到内存还是可以添加

可以通过objc_allocateClassPair在运行时创建类，并向其中添加成员变量和属性，见下面代码：

// 使用objc_allocateClassPair创建一个类Class
const char * className = "SelClass";
Class SelfClass = objc_getClass(className);
if (!SelfClass){
    Class superClass = [NSObject class];
    SelfClass = objc_allocateClassPair(superClass, className, 0);
}
        
// 使用class_addIvar添加一个成员变量
BOOL isSuccess = class_addIvar(SelfClass, "name", sizeof(NSString *), log2(_Alignof(NSString *)), @encode(NSString *));

class_addMethod(SelfClass, @selector(addMethodForMyClass:), (IMP)addMethodForMyClass, "V@:");

4.[self class]和[super class]区别和解析？

下面案例，JHSTeacher类继承自JHSPerson，在JHSTeacher的init初始化方法中，调用了[self class]和[super class]，运行打印结果会怎样呢？

    // JHSPerson
    @interface JHSPerson : NSObject
    @end

    @implementation JHSPerson
    @end
    
    //JHSTeacher
    @interface JHSTeacher : JHSPerson
    @end

    @implementation JHSTeacher
    - (instancetype)init{
        self = [super init];
        if (self) {
           NSLog(@"%@ - %@", [self class], [super class]);
        }
        return self;
    }
    @end

分析思路：

首先确定，当前JHSPerson和JHSTeacher都没有实现class方法，那么根据消息发送的原理，他们最终都会调用到NSObject的实例方法class，该方法的方法实现是：

- (Class)class {

    return object_getClass(self);

}

也就是说这两个方法都会返回self对应的类，那么self是谁呢？我们在分析方法的本质时知道，调用方法的本质是发送消息objc_msgSend，并且有两个隐藏参数，分别是id self和SEL sel，这里的隐藏参数self就是我们要分析的类型。

[self class]输出是JHSTeacher ，这个没有什么问题！因为消息的发送者是JHSTeacher 对象，通过消息发送机制，找到NSObejct并调用class方法，但是消息的接受者没有发生改变，依然是JHSTeacher 对象！

[super class]输出的是呢？同样的方式clang一下，查看cpp中底层实现原理是怎样的？

super关键字，在底层最终使用了objc_msgSendSuper方法，同时其接受者是(id)self，全局搜搜objc_msgSendSuper的逻辑，见下图：

objc_super结构体如下：

/// Specifies the superclass of an instance. 
struct objc_super {
    /// Specifies an instance of a class.
    __unsafe_unretained _Nonnull id receiver;

    /// Specifies the particular superclass of the instance to message. 
#if !defined(__cplusplus)  &&  !__OBJC2__
    /* For compatibility with old objc-runtime.h header */
    __unsafe_unretained _Nonnull Class class;
#else
    __unsafe_unretained _Nonnull Class super_class;
#endif
    /* super_class is the first class to search */
};

也就是id receiver和Class super_class两个参数，其中super_class表示第一个要去查找的类，至此我们可以得出结论，在JHSTeacher中调用[super class]，其内部会调用objc_msgSendSuper方法，并且会传入参数objc_super，其中receiver是JHSTeacher对象，super_class是JHSTeacher类通过class_getsuperclass获取的父类，也就是要第一个查找的类。

下符号断点，objc_msgSendSuper2，查看寄存器，其中第一个地址为发放的第一个隐藏参数，也就是objc_super，通过类型强制，该结构体封装的recevier是JHSTeacher，super_class是JHSPerson。见下图：

就是说：[super class]的接受者依然是JHSTeacher对象，去调用父类的方法。

补充：

调用objc_msgSendSuper，实际却调用了objc_msgSendSuper2为什么呢？

全局搜索objc_msgSendSuper，进入汇编实现流程中，在汇编流程中，最终会调用objc_msgSendSuper2，见下图：

5.指针平移和消息发送原理案例？

有下面的一个案例，JHSPerson类有一个实例方法saySomething，在viewDidLoad中通过两种方式调用该方法，一种是通过创建JHSPerson对象调用，另一种是通过桥接调用，见下面代码：

- (void)viewDidLoad {
    [super viewDidLoad];
    [self test];

}

- (void)test{

   JHSTeacher *teacher = [JHSTeacher alloc];

    [teacher saySomething];

    Class cls = [JHSTeacher class];

    void  *kc = &cls;

    [(__bridge id)kc saySomething];

}

问题是否能够调用成功？ 分析思路

首先方法调用的本质是发送消息，通过对象的isa找到类地址，进行地址平移，通过sel找到对应的方法实现imp。

[teacher saySomething];此种方式肯定是可以的

此流程的原理是什么？通过teacher对象的isa指针找到对应的类，在类中进行地址平移，首先在cache_t中快速查找，如果找不到，则在方法列表以及父类的方法列表中查找，总结一下就是：以类的地址作为入口，进行地址平移，最终找到对应的imp。
[(__bridge id)kc saySomething];是否可以呢？

首先Class cls = [JHSTeacher class];，cls是什么？cls是一个指针，Class的定义是一个指针，指向一个objc_class的指针，这里就是指向JHSTeacher类。将cls的地址赋值给kc，此时kc为cls的地址，也指向了类。

综上，两者调用的入口是一致的，从同一个地址开始进行方法查找流程，肯定是可以调用到的，teacher除了有地址，还有内存数据结构；kc只有一个地址，是一个伪装的teacher对象，见下图：

通过lldb调试可以发现，kc指向类，见下图：

运行验证，两个都可以调用成功。见下图：

扩展案例在上面案例的基础上进行修改，saySomething方法JHSTeacher对象的第一个属性，中输出见下面代码：

- (void)viewDidLoad {

    [super viewDidLoad];
    [self test];

}

- (void)test{

    JHSTeacher *teacher = [JHSTeacher alloc];

    teacher.jhs_name = @"name";

    [teacher saySomething];

    Class cls = [JHSTeacher class];

    void  *kc = &cls;

    [(__bridge id)kc saySomething];

}

@interface JHSTeacher : NSObject

@property (nonatomic, copy) NSString *jhs_name;

- (void)saySomething;

@end


@implementation JHSTeacher

- (void)saySomething{

    NSLog(@"%s ---- %@",__func__,self.jhs_name);

}

@end