Runtime(五)类的判定

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我们经常需要在开发中判定某一个类,比如下面场景:

  • 判定在某一个页面:isMemberOfClass来指定只有在某页面下的操作。
  • 判断是否某个类,用于容错,这很常见。```objectivec if([BFUserModel isKindOfClass:BFModel]) { //.....针对user model }




这些涉及到**类的判定**的,我们下面会从**一个关键字和两个方法**去阐述。

- `super`关键字:调用父类方法的关键字
- `isMemberOfClass`方法:判断某个instanceclass)是否是对应的classmeta-class)对象
- `isKindOfClass`方法:判断某个instanceclass)是否是对应的classmeta-class)继承体系下的对象。



**除了,需要关注本文讲的内容。还需关注的是,本文将iOS底层挖掘的方式大致都展现了。**


# 一、`super`


`super`平时开发中,调用的非常频繁,在`viewcontroller`以及`view`的生命各个周期方法,我们都会先调用父类的对应实现。
下面我们根据实例,代码[在这儿](https://github.com/wenghengcong/LearnCollection/tree/master/Runtime/super)。去分析`super`的含义。
我们定义下面两个有继承关系的类:
```objectivec
@interface BFPerson : NSObject
- (void)eat;
@end
@implementation BFPerson
- (void)eat
{
    NSLog(@"%s", __func__);
}
@end
//--------------
@interface BFBoy : BFPerson
- (void)eat;
@end

@implementation BFBoy
- (void)eat
{
    [super eat];
}
@end

下面是调用代码:

BFBoy *boy = [[BFBoy alloc] init];
[boy eat];

1.1 如何分析

我们下面将会通过各种方式来逐一对super进行剖析。

1.1.1 C++代码分析

先将代码重写为C++代码

$ xcrun -sdk iphoneos clang -arch arm64 -rewrite-objc BFBoy.m

重写后,下面是-[BFBoy eat]函数的实现(删去了类型转换):

static void _I_BFBoy_eat(BFBoy * self, SEL _cmd) {
    (void *)objc_msgSendSuper)(
        (__rw_objc_super){
            self, 
            class_getSuperclass(objc_getClass("BFBoy"))
        }, 
        sel_registerName("eat"));
}

从上面转换我们可以初步看出: [super eat]转换后调用了objc_msgSendSuper类的函数,并且其参数比较陌生。是一个结构体,其含义似乎表示的是super结构体。 当然,我们从之前历次的分析来看,重写其实并不完全是运行时的行为表现,所以,这种方式仅做参考。

1.1.2 Developer Document登场

之前我们在分析各种各样的问题的时候,其实该方法,或者该工具一直没有正式登场。 下面我们在Xcode中,⌘+⇧+0 调出开发文档。 并在其中搜索上一步提到的objc_msgSendSuper

以上是,苹果开发文档给出的说明,权威清晰。缺点是,有时候文档并没有说明或者泛泛而谈,甚至不知所云。

1.1.3 源码

同样的,objc 源码也是我们找定义、找方法、找逻辑的最佳选择。 这种方式,只要获取的源码是最新的,其对本质的还原度,最直接、还原度最高。缺点是,阅读源码费时费力费脑。 但阅读源码是基本功,要炉火纯青。

1.1.4 LLDB调试

以上都是从文档或者未运行的转译代码中,对代码本质的挖掘,如果以上过程能完成,基本对本质了解已经七七八八。 但是,OC是一门动态性强大的语言,所以,一切以运行时为准。 我们还需要观察运行时的状态。 至于如何运用LLDB进行调试,可以查看待补-iOS调试

1.1.5 LLVM中间代码分析

这是一种全新的方式,是在编译过程中,产生的中间代码,来对中间代码进行剖析。 那么编译过程是如何产生中间代码的? 如下图:

当然,有了中间代码,我们还要学会看,可参考官方文档。 我们攫取了一些常用的语法:

1.1.6 汇编分析

有时候,苹果没有给出文档,也无相关源码,甚至Debug时,也是毫无头绪,我们可以通过汇编指令级别的分析,来管中窥豹,或许能发现个所以然。

1.1.6.1 Perform Action

下面是对应的汇编源码:

1.1.6.2 Debug Workflow

下面是调试时的汇编指令:

结合上面两种汇编方式查看,我们最终确定: super在底层,最终调用的方法是:objc_msgSendSuper2

1.2 super的本质

经过上面层层剥开,我们现在能确认objc_msgSendSuper2,是理解super的关键。 而objc_msgSendSuper2两个参数,对我们的理解又至关重要:

id _Nullable objc_msgSendSuper2(struct objc_super * _Nonnull super,
                                SEL _Nonnull op,
                                ...);

其中objc_super

struct objc_super {
    __unsafe_unretained _Nonnull id receiver;
    __unsafe_unretained _Nonnull Class super_class;
};

根据上面C++重写后的代码:

static void _I_BFBoy_eat(BFBoy * self, SEL _cmd) {
    (void *)objc_msgSendSuper)(
        (__rw_objc_super){
            self, 
            class_getSuperclass(objc_getClass("BFBoy"))
        }, 
        sel_registerName("eat"));
}
  • receiver就是self本身,即BFBoy实例对象boy,它表示消息的接收者仍然是boy,即仍然是子类对象。
  • super_classBFBoy的父类BFPeron,它表示,要从父类开始查找对应的方法。

综上所述,总结为下图:

1.3 小试身手—实例测试

在了解了super对应的原理之后,我们就看一个小实例。

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

BFBoy的初始化方法中,上面打印的分别是什么? 结果如下:

和你预想的一致吗? 我们仍然对这个进行一些分析:

  1. super相关的调用转化为objc_msgSendSuper2调用;
  2. objc_msgSendSuper2开始从BFPerson查找class/superclass方法;
  3. 一直找到NSObject,调用NSObjectclass/superclass方法; 我们从objc源码中找到下面实现:```objectivec //NSObject.mm
  • (Class)class { return object_getClass(self); }
  • (Class)superclass { return [self class]->superclass; }




假如父类`BFPerson`未实现的方法,在`NSObject`实现了,而`class/superclass`中的`self`,就是`BFBoy`实例对象boy本身,那么上面的结果你明白了吗?


# 二、类的判定
## 2.1 `isMemberOfClass`
从`NSObject.mm`源码中得到:
```objectivec
+ (BOOL)isMemberOfClass:(Class)cls {
    return object_getClass((id)self) == cls;
}

- (BOOL)isMemberOfClass:(Class)cls {
    return [self class] == cls;
}

从源码可以得出:

  • instance对象:判断对应的class对象是否和传入的对象相同。
  • class对象:判断对应的meta-class对象是否和传入的对象相同。
  • 传入的对象,intance对象class对象meta-class对象都可以。

2.2 isKindOfClass

+ (BOOL)isKindOfClass:(Class)cls {
    for (Class tcls = object_getClass((id)self); tcls; tcls = tcls->superclass) {
        if (tcls == cls) return YES;
    }
    return NO;
}

- (BOOL)isKindOfClass:(Class)cls {
    for (Class tcls = [self class]; tcls; tcls = tcls->superclass) {
        if (tcls == cls) return YES;
    }
    return NO;
}
  • instance对象:判断对应的class对象及其父类对象是否和传入的对象相同。
  • class对象:判断对应的meta-class对象及其父类对象是否和传入的对象相同。
  • 传入的对象,intance对象class对象meta-class对象都可以。

2.3 实例

实例代码----isMemberOf和isKindOf

       // 这句代码的方法调用者不管是哪个类(只要是NSObject体系下的),都返回YES
        NSLog(@"%d", [NSObject isKindOfClass:[NSObject class]]);        // 1
        NSLog(@"%d", [NSObject isMemberOfClass:[NSObject class]]);      // 0
        NSLog(@"%d", [BFPerson isKindOfClass:[BFPerson class]]);        // 0
        NSLog(@"%d", [BFPerson isMemberOfClass:[BFPerson class]]);      // 0
        NSLog(@"------------------");
        
        //正常使用实例对象
        BFPerson *person = [[BFPerson alloc] init];
        NSLog(@"%d", [person isMemberOfClass:[BFPerson class]]);		//1
        NSLog(@"%d", [person isMemberOfClass:[NSObject class]]);		//0
        NSLog(@"%d", [person isKindOfClass:[BFPerson class]]);			//1
        NSLog(@"%d", [person isKindOfClass:[NSObject class]]);			//1

上面的输出,有一行需要着重指出:

NSLog(@"%d", [NSObject isKindOfClass:[NSObject class]]);

翻译一下:NSObject类的元类对象,及其该元类对象的父类对象与NSObject类对象相等吗? 第一反应,不相等,元类对象怎么会和类对象相等。但是其结果为1。 如下图:

  • NSObject元类对象在其寻找父类,找到根元类后,会指向类对象,这是一个陷阱。

三、总结

3.1 super

**[super message]**的底层实现。

  1. 消息接收者仍然是子类对象
  2. 从父类开始查找方法的实现

3.2 类的判定

参考

链接

  1. Apple souce objc4
  2. LLVM lang ref

示例代码

  1. super
  2. isMemberOf和isKindOf