flag: 一年前寫的runtime源碼博客,今天看objc4已經更新到756.2版本了,接下來一個月內讀完並寫出對應的博客
前情提要：
runtime的源碼版本: objc4-756.2
時間：2019-12-04
Runtime 可能並不是你看到的那樣
在搜索引擎中搜索“Runtime”
baidu:
google:
這裏邊第一頁的內容，挨個點進去，所有的人都會拿以下代碼說事情：
struct objc_object {
Class isa OBJC_ISA_AVAILABILITY;
};
struct objc_class {
Class isa OBJC_ISA_AVAILABILITY;
#if !__OBJC2__
Class super_class OBJC2_UNAVAILABLE;
const char *name OBJC2_UNAVAILABLE;
long version OBJC2_UNAVAILABLE;
long info OBJC2_UNAVAILABLE;
long instance_size OBJC2_UNAVAILABLE;
struct objc_ivar_list *ivars OBJC2_UNAVAILABLE;
struct objc_method_list **methodLists OBJC2_UNAVAILABLE;
struct objc_cache *cache OBJC2_UNAVAILABLE;
struct objc_protocol_list *protocols OBJC2_UNAVAILABLE;
#endif
} OBJC2_UNAVAILABLE;
但是這裏邊有
#if !__OBJC2__ 如果不是Objective-C 2.0
OBJC2_UNAVAILABLE; Objective-C 2.0不可用
那我們現在是什麼版本？Objective-C 2.0啊！！！
2006年7月它就發佈了，雖然研究老的代碼是有參考意義的，但是這麼久遠的實現應該被時間消逝的無影無蹤了吧。有新的爲什麼不看？
通過Opensource我下載了objc4-723版本，也就是截止2018-11-23最新的runtime開源源碼
常用結構體的變化
之前的版本定義：
// ??Class?id
typedef struct objc_class *Class; typedef struct objc_object *id;
// ??????
typedef struct objc_method *Method;
typedef struct objc_ivar *Ivar;
typedef struct objc_category *Category; typedef struct objc_property *objc_property_t;
現在的定義：
typedef struct objc_class *Class; typedef struct objc_object *id;
typedef struct method_t *Method;
typedef struct ivar_t *Ivar;
typedef struct category_t *Category; typedef struct property_t *objc_property_t;
objc_object
// 縮減版代碼，public中都是方法，對結構的研究沒有啥影響
struct objc_object {
private:
isa_t isa;
}
objc_object問題
1，isa_t是個啥？
1.1 定義
// 縮減版代碼，我們只留下 arm64下的代碼，還有__x86_64__
union isa_t {
isa_t() { }
isa_t(uintptr_t value) : bits(value) { }
Class cls;
uintptr_t bits;
#if defined(ISA_BITFIELD)
struct {
ISA_BITFIELD; // defined in isa.h 這裏和之前的723版本不同的是換成了宏,但內容本質上沒有變化,可閱讀行提高
};
#endif
};
// 關於ISA_BITFIELD的定義
# if __arm64__
# define ISA_MASK 0x0000000ffffffff8ULL
# define ISA_MAGIC_MASK 0x000003f000000001ULL
# define ISA_MAGIC_VALUE 0x000001a000000001ULL
# define ISA_BITFIELD \
uintptr_t nonpointer : 1; \
uintptr_t has_assoc : 1; \
uintptr_t has_cxx_dtor : 1; \
uintptr_t shiftcls : 33; /*MACH_VM_MAX_ADDRESS 0x1000000000*/ \
uintptr_t magic : 6; \
uintptr_t weakly_referenced : 1; \
uintptr_t deallocating : 1; \
uintptr_t has_sidetable_rc : 1; \
uintptr_t extra_rc : 19
# define RC_ONE (1ULL<<45)
# define RC_HALF (1ULL<<18)
# elif __x86_64__
# define ISA_MASK 0x00007ffffffffff8ULL
# define ISA_MAGIC_MASK 0x001f800000000001ULL
# define ISA_MAGIC_VALUE 0x001d800000000001ULL
# define ISA_BITFIELD \
uintptr_t nonpointer : 1; // 1：64bit 0:32bit \
uintptr_t has_assoc :1; // 是否有關聯引用或者曾經有關聯引用\
uintptr_t has_cxx_dtor : 1; // 是否有析構函數\
uintptr_t shiftcls : 33; // 所屬類的內存地址，isa的指向的\
MACH_VM_MAX_ADDRESS 0x1000000000\
uintptr_t magic : 6; // 是否初始化完成\
uintptr_t weakly_referenced : 1; // 是否被弱引用或者曾經被弱引用\
uintptr_t deallocating : 1; // 是否被釋放中\
uintptr_t has_sidetable_rc : 1; // 是否引用計數太大超出存儲區域\
uintptr_t extra_rc : 19; // 應用計數\
# define RC_ONE (1ULL<<56)
# define RC_HALF (1ULL<<7)
# else
# error unknown architecture for packed isa
# endif
};
- 1，這是一個
union聯合體，可以在內部寫方法 - 2，cls/ bits/ isa_t三部分
- 3，一個描述性聯合體,這是isa_t的核心，用它配合bits可以操作整個對象的內存空間
1.2 作用
-
cls是一個Class類型的，所以通過isa_t->cls就可以獲取到當前object的類對象，不用擔心消息轉發的方式有什麼問題。 -
bits是uintptr_t（unsigned long別名）類型，在64位系統裏，64位，配合一些宏定義做位運算可以方便的獲取到對應的信息，比如：在objc_object中有個Class ISA()方法，內部實現的核心就是return (Class)(isa.bits & ISA_MASK); -
像
ISA_MASK這樣的宏還有很多，結構中的nonpointerhas_assoc等只可以操作獨自負責的內存區域，但是bits可以操作整個對象的內存區域。 -
nonpointer是對32位處理器的兼容,因爲現在都是64位的,在32位的時代,isa就是一個指針地址.而64位的時代中,變成了isa_t,它是一個聯合體,裏邊包含了64位數據上的對應的位操作.就是elif __x86_64__之下定義的這些參數.nonpointer也在其中. -
關於isa在64位處理器就變成了聯合體的原因,是因爲一個指針就佔有64位的空間,8個字節,是非常浪費空間的,蘋果在這個問題上使用了Tagged Pointer的內存處理技術,在後邊我會單獨拿出來寫一篇博客.
objc_class
定義
// 縮減版代碼
struct objc_class : objc_object {
// Class ISA;
Class superclass;
cache_t cache; // formerly cache pointer and vtable
class_data_bits_t bits; // class_rw_t * plus custom rr/alloc flags
class_rw_t *data() {
return bits.data();
}
因爲objc_class是繼承自objc_object的，可以通過ISA()方法獲取到對應的元類地址，這裏也不用擔心原有的消息轉發流程問題。
superclass根據註釋我們可以看到出來它的作用就是原來isa指針的作用，指向父類的指針,注意這裏是類對象的“父類”,最終會一層層指向到根元類,根元類也是一個objc_class對象,他的isa指針指向自己.這樣在整個結構就形成了閉環.cache是cache_t類型，用來處理已經調用的方法緩存class_data_bits_t類型的bits是重點,這裏邊bits和前邊isa_t的作用是一樣的class_rw_t與之對應的還有一個class_ro_t，前者是class在運行時狀態的操作對象，它裏邊會持有對應的class_ro_t，可讀可寫。後者是編譯時生成的class類型，只讀。這兩者的詳細區別下篇文章解釋
常見場景解讀
我們經常看到解釋isa的一個圖
objc_object objc_class在objc4源碼中的定義我們已經在上邊解讀了
對應圖中的關係如下:
這樣我們可以看出isa指向的是這個對象所屬的類,(很多文章說是父類,其實是不準確的).爲什麼這麼說
我們可以看objct.mm 中superclass的定義
+ (Class)superclass {
return self->superclass;
}
- (Class)superclass {
return [self class]->superclass;
}
所以這句話是不準確的,對於isa指向的描述用指向本對象所屬類是比較好的.