写在前面： swift-类与结构体（上）为关于初始化、类型上的区别。本次讲解方法上的区别。

一、异变方法

默认值类型的属性不能被自身的实例方法修改。

如图示代码报错left side of mutating operator isn't mutable: 'self' is immutable,说明self是不可更改的。在moveBy修改x、y时，self是结构体，值类型，存放两个属性的值。 self指代x和y。

如图示，内部函数的修改影响外部，所以：默认值类型的属性不能被自身的实例方法修改。

如果需要被自身修改，在方法添加mutaing关键字。

通过函数是否用mutaing修饰，生成SIL语句，对比区别。
如图为定义的区别

继续找到test函数

@$s4main5PointV4testyyF:命名重整之后的名称
Point类型的默认参数，即self

找到moveBy函数

s4main5PointV6moveBy1x1yySd_SdtF：命名重整之后的名称
参数x
参数y
Point 即self（多了个inout关键字）

sil hidden @$s4main5PointV4testyyF : $@convention(method) (Point) -> () {
debug_value %0 : $Point, let, name "self", argno 1 // id: %1

sil hidden @$s4main5PointV6moveBy1x1yySd_SdtF : $@convention(method) (Double, Double, @inout Point) -> () {
@inout Point
debug_value_addr %2 : $*Point, var, name "self", argno 3 // id: %5

var self = &Point //取地址  添加mutaing
let self = Point //当前的值 没添加mutaing

@inout 解释：当前参数类型时间接的，传递的是已经初始化过的地址。

异变方法的本质: 对于变异方法, 传入的 self 被标记为 inout 参数。无论在 mutating 方法内部发生什么，都会影响外部依赖类型的一切。

二、方法调度

oc通过objc-mgsend消息机制来调度方法。

swift机制简介

class LGTeacher { 
    func teach() {
        print("teach")
    }
}
class ViewController: UIViewController{
    override func viewDidLoad() {
        t.teach1()
    }
}

再通过Debug->Debug Workfolw->Always Show Disassembly开启来查看代码对应的汇编代码。\

常见指令的总结：

常见指令.png 常见指令-2（拖移项目）.png

再执行单步执行，进入到teach函数调用页面。

接下来，把函数扩充，分别执行，再次查看汇编代码查看bl和blr。

分别对应方法1、方法2、方法3

其中x8含义是寄存器，其值是通过mov指令，把x0的值赋值到x8寄存器里。
函数的返回值放在x0寄存器里，x0存放实例对象；
取x0实例对象的前八个字节，放在x8寄存器里；
x0的第一个8字节：metdata,通过命令行读取得到
register read x8
x8 = 0x0000000000000003
metadataAdress + 0x50 赋值给x8寄存器

-- 总结 --
teach函数的调用过程:

找到 Metadata
确定函数地址(metadata + 偏移量)
执行函数

第一种调度方式：基于函数表的调度

编译成SIL文件

如图示 sil_vtable为函数表，罗列了当前类所有的函数。回顾metadata的数据结构：

struct Metadata{
    var kind: Int
    var superClass: Any.Type 
    var cacheData: (Int, Int) 
    var data: Int
    var classFlags: Int32
    var instanceAddressPoint: UInt32
    var instanceSize: UInt32
    var instanceAlignmentMask: UInt16
    var reserved: UInt16
    var classSize: UInt32
    var classAddressPoint: UInt32
    var typeDescriptor: UnsafeMutableRawPointer 
    var iVarDestroyer: UnsafeRawPointer
}

需要关注 typeDescriptor ，不管是 Class ， Struct , Enum 都有自己的 Descriptor ，就是对类的一个详细描述：

回到swift-source 打开 metadata.h 文件，

点击进去，通过继承关系，把结构体还原出来：

struct TargetClassDescriptor{ 
    var flags: UInt32
    var parent: UInt32
    var name: Int32 （当前类、结构体的名称）
    var accessFunctionPointer: Int32
    var fieldDescriptor: Int32
    var superClassType: Int32
    var metadataNegativeSizeInWords: UInt32
    var metadataPositiveSizeInWords: UInt32 
    var numImmediateMembers: UInt32
    var numFields: UInt32
    var fieldOffsetVectorOffset: UInt32 
    var Offset: UInt32
    var size: UInt32
}

-> 全区文件搜：TargetClassDescriptor（ClassDescriptor） -> 找到相关文件。

点击进入GenMeta.cpp,找到类ClassContextDescriptorBulder
找到layout 布局方法

相比类似，说明layout在创建descriptor
-> 有addVTable，进入方法：

判断为空-> 优化判断 -> 计算偏移 -> 添加到B -> add vtable的size-> 遍历数组 -> 添加当前数组（函数）的指针
即offset完成之后 -> size -> method

引入mach-O文件

Mahco: Mach-O 其实是Mach Object文件格式的缩写，是 mac 以及 iOS 上可执行文件的格式，类似于 windows 上的 PE 格式 (Portable Executable ), linux上的elf格式 (Executable and Linking Format) 。常⻅的格式： .o .a .dylib .Framework .dyld .dsym。

验证数据结构形式通过macho软件打开:
首先是文件头，表明该文件是 Mach-O格式，指定目标架构，还有一些其他的文件属性信息，文件头信息影响后续的文件结构安排包含二进制信息：
Load commands是一张包含很多内容的表。内容包括区域的位置、符号表、动态符号表等。
Data 区：主要就是负责代码和数据记录的。Mach-O 是以 Segment 这种结构来组织数据的，一个 Segment 可以包含 0 个或多个 Section。根据 Segment 是映射的哪一个 Load Command，Segment 中 section 就可以被解读为是是代码，常量或者一些其他的数据类型。在装载在内存中时，也是根据 Segment 做内存映射的。

Mach-O 分析V-Table Section64(_TEXT,__swift5_types) 中存放的就是 Descriptor地址信息;\

如上图，验证计算 Descriptor 在 Mach-O 的内存地址：
0xFFFFFBF4 + 0xBC68 = 0x10000B85C 0x10000开头，在mach-o文件开头叫做虚拟内存的地址。在虚拟内存的地址，位置如下图：

B85C的位置在如下红箭头所指：之后的数据结构和targetClassDescriptor结构体一一对应。验证：往后数12个4字节，如下图所示，最下方两个红框，右侧为tech()的内容，左测位teach()在mach-o文件里的地址。加上当前的aslr，随机偏移地址：

再通过 image list 命令得到 ASLR 程序运行的基地址、起始地址： 0x00000001000cc000：

其中B890是在mach-o文件里的偏移量，偏移量需要加上程序运行及地址，是teach()的函数的内存的地址。 0x00000001000cc000+0xB890=0x1000D7890，指向B890后面的结构。

swift的method在内存中的数据结构：

struct TargetMethodDescriptor {
// Flags 为 4 字节
MethodDescriptorFlags Flags;
// 这里存储的是相对指针：offset
TargetRelativeDirectPointer<Runtime, void> Impl;
};

0x1000D7890+0x4(4字节)+0xFFC220(offset)-0000000100000000(虚拟内存的起始地址) 再通过断点register read x8调试，与计算结果一致。

其他函数调度方式

将class改成struct结构体，发现调度方式变成静态派发:

如果struct、class添加一个extension 函数也是静态派发。

方法调度总结：

影响函数的派发方式

final 添加了final的关键字无法被充血，使用静态派发，不会再vtable中出现，且对objc运行时不可见。在属性、方法中，不需要被重载，添加final关键字。

class LeeTeacher {
    final func teach() {
        print("teach") 
        } ... 
}

dynamic 函数均可添加 dynamic 关键字，为非objc类和值类型的函数赋予动态性，但派发方式还是函数表派发。

class LeeTeacher {
    dynamic func teach() {
        print("teach")
    }
}
extension LeeTeacher {
    @_dynamicReplacement(for: teach)
    func teach3() {
        print("teach3")
    }
}
let t = LeeTeacher()
t.teach()
打印结果：
teach3

@objc @objc关键字可以将Swift函数暴露给Objc运行时，依旧是函数表派发。
@objc + dynamic 消息派发的方式 ,objc_msgSend,那就意味着此时此刻可以使用method swizzling,也就是runtime的api。
static 类中static修饰的方法属于静态派发

函数内联

函数内联是一种编译器优化技术，它通过使用方法的内容替换直接调用该方法，从而优化性能。

示例代码，定义简单加减法函数：

int sum(int a, int b) { 
    return a + b; 
}
int main(int argc, char * argv[]) { 
    int a = sum(1, 2);
    NSLog(@"%d",a); return 0; 
}

当没有优化时： 0x1存储到w8里，0x2存储到w1里，接下来bl sum函数。
当有优化时：编译器做了优化，计算完成，0x3直接存储到w8，在进行输出函数。

-swift

swift默认函数内联行为，不需额外操作。swift可能回自动内联函数作为优化。编译器会认为 test 没有太多意义，会省略test的符号调用，直接调print

func test() { 
    print("test"); 
}

always - 将确保始终内联函数。通过在函数前添加@inline(__always) 来实现此行为
never - 将确保永远不会内联函数。这可以通过在函数前添加 @inline(never) 来实现。
如果函数很⻓并且想避免增加代码段大小，请使用@inline(never)(使用@inline(never))
如果对象只在声明的文件中可⻅，可以用 private 或 fileprivate 进行修饰。编译器会对 private 或 fileprivate 对象进行检查，确保没有其他继承关系的情形下，自动打上 final 标记，进而使得对象获得静态派发的特性(fileprivate: 只允许在定义的源文件中访问，private : 定义的声明中访问)

class LeePerson {
    private var sex: Bool
    func unpdateSex() {
        self.sex = !self.sex
    }
    init(sex innerSex: Bool) {
        self.sex = innerSex
    }   
    func test() {
        self.unpdateSex()
    }
}
let t = LeePerson(sex: true)
t.test()

可以看到 unpdateSex 的调用是直接的地址调用，并没有使用函数表。

swift-类与结构体（下）