iOS 底层探索篇 —— 类的原理分析-下

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成员变量 & 属性 & 实例变量

• 属性(property)：在OC中是通过@property开头定义，且是带下划线成员变量 + setter + getter方法的变量

• 成员变量(ivar)：在OC的类中{}中定义的，为基本数据类型，且没有下划线的变量

• 实例变量：通过当前对象类型，具备实例化的变量，是一种特殊的 成员变量，例如 NSObject、UILabel、UIButton或者自己创建的类等

那么在我们的类中，哪些是成员变量，哪些是属性，哪些是实例变量呢根据上文的解释我们知道：

• 属性：nickName，acnickName，nnickName，anickName，name，aname。
• 成员变量： hobby，a。
• 实例变量： objc。

我们在clang一下main文件， 探索一下底层结构来看一下属性和成员变量的关系。

打开main.cpp文件，然后找到我们的LGPerson类。

我们看到，属性在cpp文件中，属性都没有用了。他会在cpp中被优化成带下划线的成员变量并且自动生成getter和setter。

我们注意到，为什么有的set方法是用objc_setProperty，有的确是通过内存平移赋值，有得get方法是通过objc_getProperty，有的确是通过内存平移取值呢。

我们想，所有的setter几乎都是同样的工作，就是赋值到一个内存区域，。如果我们每一个setter都要一个底层实现，那就太繁琐了，于是苹果就在底部封装来基类的方法。然后在中间创建了一个方法叫做objc_setProperty，底层针对objc_setProperty进行相应的底层代码实现，setter 通过中间方法objc_setProperty去调用基类方法。

接下来我们打开llvm，然后搜索objc_setProperty。

我们看到这里有个创建并返回objc_setProperty方法的地方。

在看到这个方法的名字叫做getSetPropertyFn，也就是这个方法是要去获得setproperty方法的，我们在llvm 中搜索这个方法。

发现是个中间层代码，我们改为搜索GetPropertySetFunction。

然后我们发现了这个函数的调用，并且发现当PropertyImplStrategy为SetPropertyAndExpressionGet和GetSetProperty才会调用这个方法。

我们往上翻，看到了我们是去判断strategy这个实例变量的种类，而strategy这个实例变量是根据PropertyImplStrategy的类型搞过来的。所以我们需要去寻找，哪里有对PropertyImplStrategy进行赋值。因此，我们在llvm 中寻找PropertyImplStrategy实在那里初始化的。

我们发现了这里进行了初始化，然后我们点进去这个方法。

这里发现，当有copy的时候，PropertyImplStrategy就会被复制为GetSetProperty属性。也就是说copy是决定是不是调用objc_setProperty方法的决定条件。我们来验证一下。

在cpp文件中发现，确实只有添加了copy后，才会调用set_property方法,其他的是通过内存平移进行赋值的。

类方法

lldm证明

在 iOS 底层探索篇 —— 类的原理分析-上中，我们发现类方法并不在类的方法列表中，那么他究竟在哪里呢。

我们在LGPerson中添加一个类方法say666。 如果把对象方法和类方法都放在类中，那么如果他们同名的话就无法找到。所以苹果想到一个办法，那就是创建元类并把类方法存放在元类中。 来验证一下：

runtime证明

• lgObjc_copyMethodList

我们先创建一个方法用来打印class的所有方法。

然后将类以及元类分别传入进去，然后来看我们的打印结果。

我们发现，say666果然存在在元类中。

• lgInstanceMethod_classToMetaclass

类方法对元类来说，就是一个对象方法，所以我们可以看到，这里证明了对象方法在类里面，而类方法在元类里面。

• lgClassMethod_classToMetaclass

这里的输出就比较奇怪了，对象方法在类和元类中都没有，而类方法在类和元类中都有。我们来看一下class_getClassMethod在底层是如何实现的。

我们看到，这里其实还是调用获取对象方法的方法，但是对cls进行了处理。我们再来看一下getMeta这个方法。

我们发现，这个方法会判断传进来的类是不是元类，是的话就返回自己，不是的话就返回isa，我们知道类的isa指向他的元类，所以返回isa也就是返回类的元类。 因此，用这个方法打印对象方法都是空的，而类方法在两个class中都能打印。

• lgIMP_classToMetaclass

在这个方法中，我们发现元类找对象方法的imp，类找类方法竟然是有值的，而且他们的值是一样的。这是为什么呢。

遇事不决问源码，在源码中我们搜索class_getMethodImplementation是如何实现的

在途中我们看到，如果imp为空的话，class_getMethodImplementation方法会返回_objc_msgForward，这也就解释了为什么那两个imp有值而且值是一样的。

Type encoding

我们在main.cpp看到一些奇奇怪怪的符号：

这个其实是类型编码(TypeEncodings)，类型编码的作用是为了协助运行时系统，编译器用字符串为每个方法的返回值和参数类型和方法选择器编码.就是编译器内部把每个方法的返回值,参数类型和方法选择器->用特定的字符代替. 我们可以通过一些步骤找到它： 我们打开XCode的help， 然后打开deveoper documentation，或者直接打开xcode 后按下command + option + 0打开 developer documentation,然后在developer documentation 中搜索 ivar_getTypeEncoding。

然后我们点击一下这个type encodings，系统就会跳转到苹果的官方文档，然后我们就可以看到这个type encodings 的表格啦。

知道了这些是啥之后，我们继续往下翻。我们又看到一些奇怪的东西。

根据方法名字我们可以知道，这个是对象方法列表，但是红色框框里奇奇乖乖的符号是什么意思呢？ 其中的那些符号是类型编码，那么数字又是什么东西呢。 我举个🌰： 我们以@16@0:8为例子

• @： 返回值为@，根据 类型编码表中找到，@代表了id
• 16: 代表占总共占用的字节数16字节
• @：第一个参数为@，也就是id
• 0: 第一个参数从0位开始占用8个字节
• ：：第二个参数为:，根据 类型编码表中找到，:代表了SEL
• 8: 第二个参数从8位开始占用8个字节

再举一个🌰： v24@0:8@16

• V： 返回值为V，根据 类型编码表中找到，v代表了void
• 24: 代表占总共占用的字节数24字节
• @：第一个参数为@，也就是id
• 0: 第一个参数从0位开始占用8个字节
• ：：第二个参数为:，根据 类型编码表中找到，:代表了SEL
• 8: 第二个参数从8位开始占用8个字节
• • @：第三个参数为@，也就是id
• 16: 第三个参数从16位开始占用8个字节

面试题：isKindOfClass / isMemberOfClass

题目：

方法：

分析：

1. BOOL re1 = [(id)[NSObject class] isKindOfClass:[NSObject class]];

这里调用的是 isKindOfClass的类方法，根据上面的方法来看，cls是NSObject类。

• 第一次循环时进去时tcls 等于NSObject->ISA()也就是NSObject元类，所以tcls!=cls。
• 接着第二次循环时，tcls = tcls->getSuperclass()，也就是NSObject元类的父类也就是NSObject 类， 所以 tcls == cls，返回true.

2. BOOL re2 = [(id)[NSObject class] isMemberOfClass:[NSObject class]];

• 这里调用的是 isMemberOfClass的类方法，根据上面的方法来看，cls是NSObject类，self->ISA() 也就是 NSObject 类的isa 指向的是NSObject的元类， 所以 return self->ISA() == cls 是返回false。

3. BOOL re3 = [(id)[LGPerson class] isKindOfClass:[LGPerson class]];

• 这里调用的是 isKindOfClass的类方法，根据上面的方法来看，cls是LGPerson类。
• 第一次循环时进去时tcls 等于LGPerson->ISA()也就是LGPerson元类，所以tcls!=cls，
• 接着第二次循环时，tcls = tcls->getSuperclass()，也就是LGPerson元类的父类也就是NSObject 元类， 所以 tcls ！= cls。
• 接着第三次循环时，tcls = tcls->getSuperclass()，也就是NSObject元类的父类也就是NSObject 类， 所以 tcls ！= cls。
• 第四次循环时，NSObject类的父类为空，所以tcls为空，结束循环，返回false。

4. BOOL re4 = [(id)[LGPerson class] isMemberOfClass:[LGPerson class]];

• 这里调用的是 isMemberOfClass的类方法，根据上面的方法来看，cls是LGPerson类，self->ISA() 也就是 LGPerson 类的isa 指向的是LGPerson的元类， 所以 return self->ISA() == cls 是返回false。

5. BOOL re5 = [(id)[NSObject alloc] isKindOfClass:[NSObject class]];

• 这里调用的是 isKindOfClass的对象方法，根据上面的方法来看，cls是NSObject类。
• 第一次循环时进去时tcls 等于[self class]，NSObject对象的类也就是NSObject类，所以tcls==cls,返回true.

6. BOOL re6 = [(id)[NSObject alloc] isMemberOfClass:[NSObject class]];

• 这里调用的是 isMemberOfClass的对象方法，根据上面的方法来看，cls是NSObject类。
• NSObject 对象的 class 是NSObject 类，所以 [self class] == cls ，返回 true

7. BOOL re7 = [(id)[LGPerson alloc] isKindOfClass:[LGPerson class]];

• 这里调用的是 isKindOfClass的对象方法，根据上面的方法来看，cls是LGPerson类。
• 第一次循环时进去时tcls 等于[self class]，LGPerson对象的类也就是LGPerson类，所以tcls==cls,返回true.

8. BOOL re8 = [(id)[LGPerson alloc] isMemberOfClass:[LGPerson class]];

• 这里调用的是 isMemberOfClass的对象方法，根据上面的方法来看，cls是LGPerson类。
• LGPerson 对象的 class 是LGPerson 类，所以 [self class] == cls ，返回 true

输出验证一下：

坑点：

根据汇编得知这里有个坑点：实际上isKindOfClass 调用的是objc_opt_isKindOfClass 方法。实现如下：

得出的结果依然是一样的。