OC 类原理探索：cache 结构分析补充

2021-06-28 456 阅读4分钟

OC 类原理探索系列文章

前言

OC 类原理探索：cache_t 的结构分析中对cache的结构进行了介绍，以insert函数为切入点分析了cache中成员变量的用途，今天对cache结构做一些补充和扩展。

准备工作

objc4-818.2 源码
LLVM 源码

一、_bucketsAndMaybeMask 验证

OC 类原理探索：cache_t 的结构分析中说过 _bucketsAndMaybeMask存储的是buckets的首地址，我们用lldb来进行验证：

_bucketsAndMaybeMask的Value以16进制形式打印，结果是0x00000001006444a0；
buckets()的16进制形式打印结果也是0x00000001006444a0；
根据打印结果，可以证明_bucketsAndMaybeMask存储的就是buckets的首地址。

二、buckets() 解析

添加方法时，进行源码断点调试：

addr和buckets()的值相等，都是0x00000001003623a0。
buckets()又是addr & bucketsMask得到的，说明bucketsMask取的是下面的值：用二进制表示：
bucketsMask根据架构的不同，取值是有区别的：

三、imp 算法

bucket_t中的imp函数有这样一段代码return (IMP)(imp ^ (uintptr_t)cls);如下：

这里涉及到编码和解码的过程；
存储的imp是一个uintptr_t（长整形）的数值，并不是一个函数指针；
通过^（异或）操作获取正真的指针地址，但是为什么要这样操作呢，是因为在存储（编码）的时候做了同样的操作，我们继续往下看。

编码解码算法

查看set函数以及其中的encodeImp编码函数：

^（异或）算法
- c = a ^ b ；
- a = c ^ b 。
imp的编解码
- set时， imp = 函数指针 ^ cls ；
- 取的时候， 函数指针 = imp ^ cls ；
- cls是算法的盐。

lldb 编码解码

断点调试imp函数：

进行lldb调试：

通过lldb最终得到say1方法，验证了上面的结论。

四、LLDB 调用方法 mask 默认为 7

在 OC 类原理探索：cache_t 的结构分析中我们用正常代码调用say1方法，_maybeMask的值是3，而这里却变成了7这是为什么呢？
_maybeMask的值是7，说明有过一次扩容，这次扩容应该是在插入say1方法之前或者插入say1方法时，因为在之后也就没有必要插入那些方法了，我们在插入say1方法时做一些打印来进行分析。

在insert函数中插入下面的代码：

运行程序，lldb调试：

如上可得在插入say1方法前，先插入了respondsToSelector和class，在插入say1时就会进行扩容，扩容时清空掉了前面的方法，所以最终_maybeMask的值是7，_occupied的值是1；
我们还发现buckets第四个存储单元的imp存储的是首地址0x101906760，这也解释了为什么让_maybeMask = capacity - 1，也可在objc源码中找到相应方法。

为什么提前插入 respondsToSelector 和 class

关于为什么提前插入了respondsToSelector和class，llvm源码中也有相关介绍；

buckets 最后一个存储单元

buckets最后一个存储单元的imp，存储了buckets的首地址，在objc源码中也可找到相应方法。

五、cache_next 的真机环境

查看cache_next相关源码：

arm环境是我们的真机环境，在真机环境下，cache_next是不停的去前一个位置找空值；
在非真机环境下，cache_next会不停的去后一个位置找空值。

六、insert() 函数之前做了什么

我们已经对insert()有了一定了解，那insert()函数之前做了什么呢？我们对->insert进行搜索，看看哪儿里调用了它。

我们并没有找到cache相关的insert()函数，怎么办呢，我们可以打个断点看看堆栈信息。

拿到log_and_fill_cache进行搜索，在lookUpImpOrForward()中找到函数的调用。

除了这个方法，我们在objc-cache.mm中还可以看到下面的注释：

我们发现在insert之前调用了objc_msgSend，objc_msgSend是非常重要的一个方法，下一篇将对objc_msgSend进行探索。