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补充

cache_t

  • cache_t中的t一般代表结构体
  • 在cache_t结构体中，_originaProptCache与内部结构体互斥，它们公用了内存

image.png

LLDB调试

在得到cache_t结构体后，调用buckets()得到bucket_t结构体指针，这时可以直接操作$18[1]进行取值，那bucket是一个数组吗？

  1. (lldb) p $17.buckets()
  2. (bucket_t *) $18 = 0x0000000108e06500
  3. (lldb) p $18[1]
  4. (bucket_t) $19 = {
  5.   _sel = {
  6.     std::__1::atomic<objc_selector *> = "" {
  7.       Value = ""
  8.     }
  9.   }
  10.   _imp = {
  11.     std::__1::atomic<unsigned long> = {
  12.       Value = 49024
  13.     }
  14.   }
  15. }
  16. (lldb) p $19.sel()
  17. (SEL) $20 = "saySomething"

这里其实是取内存平移，$18[1]即为在原有地址基础上平移一个单位，等于$18+1，我们执行$18+1后同样可以取出saySomething的sel

  1. (lldb) p $18+1
  2. (bucket_t *) $21 = 0x0000000108e06510
  3. (lldb) p $21->sel()
  4. (SEL) $22 = "saySomething"

_bucketsAndMaybeMask

_bucketsAndMaybeMask作为cache_t的第一个成员，猜想其应该是一个指针，接着打印其值，发现Value不为空，以16进制打印输出，得到0x0000000108e06500，回顾上面的$18也是0x0000000108e06500，所以_bucketsAndMaybeMask就是bucket_t * 指针

  1. (lldb) p $17._bucketsAndMaybeMask
  2. (explicit_atomic<unsigned long>) $23 = {
  3.   std::__1::atomic<unsigned long> = {
  4.     Value = 4443890944
  5.   }
  6. }
  7. (lldb) p/x 4443890944
  8. (long) $24 = 0x0000000108e06500

有了这个首地址，通过&操作可以得到其它bucket，在源码中也可以看到

  • _bucketsAndMaybeMask强转得到addr，addr&bucketsMask得到buckets的地址
  • _bucketsAndMaybeMask同时包含的buckets中的第一个桶地址
    1. struct bucket_t *cache_t::buckets() const
    2. {
    3.   uintptr_t addr = _bucketsAndMaybeMask.load(memory_order_relaxed); // 得到addr首地址
    4.   return (bucket_t *)(addr & bucketsMask); // &操作，bucketsMask为非0即111111....
    5. }
    在存储sel、imp的过程中，先找到cache_t，然后通过其存储的bucket_t *首地址内存+1查找可以insert的地址
    未命名文件-2.jpg

    insert - cache闭环流程

    **void insert(SEL sel, IMP imp, id receiver)** 在什么时候调用，断点查看**log_and_fill_cache**，再查找是谁调用了**log_and_fill_cache** -> loolupImpOrFoward
    image.png
    在objc_cache.mm文件头步有以下流程，自上而下调用，readers->objc_msgSend->cache_getImp->cache_t::insert->cache_t::destroy
    未命名文件 (4).jpg

    运行时runtime

    运行时就是代码跑起来了.被装载到内存中去了 .(你的代码保存在磁盘上没装入内存之前是个死家伙.只有跑到内 存中才变成活的).而运行时类型检查就与前面讲的编译时类型检查(或者静态类型检查)不一样.不是简单的扫描代码.而是在内存中做些操作,做些判断
    runtime调起的三种方法
    1. OC语法 -> [person saySomethind]
    2. NSObject 接口 -> isKindOfClass
    3. objc 底层接口 -> class_getInstanceSize
    建立一个person，实现两个方法，通过clang编译后.cpp文件，可以看到对应OC语法被翻译为中间层语言

    结论

  1. 上层语言经编译后都会得到一个解释
  2. 调用方法 = 消息发送 : objc_msgSend(消息接收者，消息主体（sel + 参数）)
  1. LGPerson *person = [LGPerson alloc];
  2. [person sayNB];
  3. [person sayHello];
  4. LGPerson *person = ((LGPerson *(*)(id, SEL))(void *)objc_msgSend)((id)objc_getClass("LGPerson"), sel_registerName("alloc"));
  6. ((void (*)(id, SEL))(void *)objc_msgSend)((id)person, sel_registerName("sayNB"));
  8. ((void (*)(id, SEL))(void *)objc_msgSend)((id)person, sel_registerName("sayHello"));

直接模拟objc_msgSend可以调用，运行得到sayHello
image.png
objc_sendSuper底层也是结构体，包含两个参数receiver、super_class

  • 当receiver传person，super_class传LGTeacher.class时，objc_super == [person sayNB];

  • super_class传入NSObject，则先从NSObject查找

    1. struct objc_super {
    2.           /// Specifies an instance of a class.
    3.           __unsafe_unretained _Nonnull id receiver;//接收者，是实例
    4.           __unsafe_unretained _Nonnull Class super_class;//父类
    5.           /* super_class is the first class to search */
    6. };

    因此可以直接调用objc_msgSendSuper，同样打印sayHello
    image.png
    总结：

  • 消息发送，是一个非常有魅力的过程

  • Runtime是C、C++、汇编写的一套底层API

    objc_msgSend

objc_msgSend底层用汇编写的，因为方法调用频率高，汇编保证快速安全。

  1. entry _objc_msgSend
  2. p0（p0~p7接收参数）是传入的参数person，比较判断是否存在，不存在直接return
  3. 接下来将x0的的值赋给p13，即将isa赋值给p13
  4. 通过isa & mask得到类地址，赋值给p16，p16 = class

  5. cacheLookUp查找该class缓存中是否有imp，即cache_getImp -> cache_insert ```objectivec ENTRY _objc_msgSend UNWIND _objc_msgSend, NoFrame

    cmp p0, #0 // nil check and tagged pointer check p0为寄存器，即消息接收者person

    if SUPPORT_TAGGED_POINTERS // 判断是否为taggedPoint类型

    b.le LNilOrTagged // (MSB tagged pointer looks negative)

    else

    b.eq LReturnZero

    endif

    ldr p13, [x0] // p13 = isa x0为person，将其地址（isa）赋值给p13 GetClassFromIsa_p16 p13, 1, x0 // p16 = class 通过isa 与 mask 操作 得到类赋值给p16 LGetIsaDone: // calls imp or objc_msgSend_uncached // cache_t的insert 被objc_msgSend调用，在探索找到Class CacheLookup NORMAL, _objc_msgSend, __objc_msgSend_uncached

  1. `GetClassFromIsa_p16` 定义如下，其中的`ExtractISA`即进行&操作
  2. ```objectivec
  3. .macro GetClassFromIsa_p16 src, needs_auth, auth_address /* note: auth_address is not required if !needs_auth */
  5. #elif __LP64__
  6. .if \needs_auth == 0 // _cache_getImp takes an authed class already
  7.     mov    p16, \src
  8. .else
  9.     // 64-bit packed isa
  10.     ExtractISA p16, \src, \auth_address
  11. .endif
  1. .macro ExtractISA
  2.     and    $0, $1, #ISA_MASK // & mask操作
  3. .endmacro

补充

  • buckets中存储的imp是一个uintptr_t（无符号长整型）类型数据，取出后会进行异或操作
    • return （IMP）(imp ^ (uintptr_t)cls);
    • set存储时已经进行了异或操作 c = a ^ b，即encoding操作
    • get取出时同样进行异或操作 a = c ^ c， 进行的decoding操作
    • cls 即算法中的盐slot