在 WWDC2020中有一个视频讲的是关于Objective—C 在运行时的一些优化，本篇文章是对视频中讲到的的部分知识点进行探索。如果感兴趣的可以去看一下这个视频，或者看我上一篇文章：关于WWDC2020-Objective-C运行时的改进。

对视频中讲到的几个点做验证：

class_ro_t 存储着 Flags，Size，Name，Methods，Protocols，Ivars，Properties。
class_rw_t 存储着 Methods，Protocols，Properties。
为什么 class_ro_t 已经存储了 Methods，Protocols，Properties，而 class_rw_t 还要存储这些？ WWDC 中的介绍是 class_ro_t 是只读的，存储的信息在编译时期就已经确定了，不能再更改，并且必要的时候可以清除，需要用的时候重磁盘中加载就好了。class_rw_t 是可读可写的，它信息的存储是在运行的时候，需要用到的时候才会写入，并且一直存在于内存中。

其中，第2点我们在前面的篇章中已经验证过了，确实有方法列表，协议列表和属性列表，但协议列表没有去验证，看完下面的验证方法后，再去验证class_rw_t的协议方法，也是一样的。

我们先声明几个类，分别为继承自 NSObject 的 SHPerson，SHPerson 的分类 SHPerson(Home)，和继承自 SHPerson 的 SHTeacher。

#pragma mark: - SHPerson
@interface SHPerson : NSObject
{
    NSString *_name;
    NSString *_age;
    NSObject *family;
}
@property (nonatomic, copy) NSString *nickname;
@end

@implementation SHPerson
- (void)play_basketball {}
+ (void)playFootball {}
@end

#pragma mark: - SHPerson 的分类
@interface SHPerson(Home)
- (void)write_homework;
+ (void)eat;
@end

@implementation SHPerson(Home)
- (void)write_homework {}
+ (void)eat {}
@end

#pragma mark: - SHTeacher
@interface SHTeacher : SHPerson
@property (nonatomic, strong) NSString *course;
@end

@implementation SHTeacher
- (void)attend_class {}
+ (void)change_homework {}
@end

一、class_ro_t 的内存结构

在 class_rw_t 中，有这么一这个方法：

const class_ro_t *ro() const {
    auto v = get_ro_or_rwe();
    if (slowpath(v.is<class_rw_ext_t *>())) {
        return v.get<class_rw_ext_t *>(&ro_or_rw_ext)->ro;
    }
    return v.get<const class_ro_t *>(&ro_or_rw_ext);
}

通过 ro() 这个方法可以拿到 class_ro_t 的数据,我们来看一下。

class_ro_t的结构.png

class_ro_t 中有 Flags，Size，Name，Methods，Protocols，Ivars，Properties 的成员变量，但是 baseProtocols 为nil，我们向 SHPreson 中添加协议，再运行看看。

#pragma mark: - Protocol
@protocol SHPersonProtocol<NSObject>
- (void)run;
- (void)sleep;
+ (void)work;
@end

#pragma mark: - SHPerson
@interface SHPerson : NSObject<SHPersonProtocol>
{
    NSString *_name;
    NSString *_age;
    NSObject *family;
}
@property (nonatomic, copy) NSString *nickname;
@end

@implementation SHPerson
- (void)play_basketball {}
+ (void)playFootball {}

/// SHPersonProtocol
- (void)run {}
- (void)sleep {}
+ (void)work {}
@end

我们来重新打印一下：

SHPerson添加协议之后的lldb打印.png

baseProtocols 有值了，我们再来看一下源码中 class_ro_t 的结构。

源码中 class_ro_t 的结构.png

二、class_ro_t 的 ivars

我们先来看一下class_ro_t 的 ivars 中都有什么：

ivars lldb 打印.png

确实有 SHPerson 中的四个成员变量，那如果我们在分类中添加属性或者成员变量，class_ro_t 的 ivars 和 baseProperties 是否也会存储呢？

分类中添加实例变量报错.png

可以看到在分类中添加实例变量语法都不过，那我们只能添加属性了，但其实大概也能猜出来添加属性就算语法过了，class_ro_t 中也不会存储。先来验证一下吧。

分类添加属性的警告.png

在分类中添加属性还要求添加相对应的 getter 和 setter。

height添加setter和gettew.png

准备好了之后，我们来验证一下：

分类中添加属性后ivars的打印.png

并没有 height 属性，我们的猜想正确！这也是分类中不能添加属性的原因，如果想要添加属性，并且能正常使用，需要用到关联对象方法。

三、class_ro_t 的 baseMethodList

我们来看一下 baseMethodList 的内存结构：

baseMethodList的类型.png

我们发现 baseMethodList 是一个 void *const 的类型。还记得前面学过的，方法列表的类型吗？method_list_t，我们把 void *const 转成 method_list_t * 。然后打印出 method_list_t 中 get 返回的 method_t 的 big() 方法。

打印 big() 报错.png

我们发现报错了，来看一下 big() 的实现：

big &big() const {
    ASSERT(!isSmall());
    return *(struct big *)this;
}

再来看一下 baseMethodList 在源码中的注释：

baseMethodList在源码中的注释.png

大概的意思是：如果它指向一个小列表，则这是有符号的，但是如果它指向一个大列表，则可能是无符号的。

那既然 big() 不行，通过 name() 打印试试。

base MethodList打印 name() .png

这个时候会发现，方法名称打印出来了，并且baseMethodList 还打印出了包括分类和协议中的所有实例方法！

四、class_ro_t 的 baseProtocols

接下来，我们再来看一下 baseProtocols 中是否也有我们相对应的协议方法。

baseProtocols的结构打印.png

这么一看好像看不出什么，我们来看下protocol_list_t的源码：

struct protocol_list_t {
    // count is pointer-sized by accident.
    uintptr_t count;
    protocol_ref_t list[0]; // variable-size

    size_t byteSize() const {
        return sizeof(*this) + count*sizeof(list[0]);
    }

    protocol_list_t *duplicate() const {
        return (protocol_list_t *)memdup(this, this->byteSize());
    }

    typedef protocol_ref_t* iterator;
    typedef const protocol_ref_t* const_iterator;

    const_iterator begin() const {
        return list;
    }

    iterator begin() {
        return list;
    }

    const_iterator end() const {
        return list + count;
    }

    iterator end() {
        return list + count;
    }
};