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附录-OC源码-Runtime：探究 isa 的指向

  • Jul 01, 2020
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这篇没啥新的点, 主要是对已知的 isa 流程敲些代码做验证
isa 具体是啥看这里: 其他: Tagged pointer 与 isa
isa 做了什么看这里: 三. runtime 的消息机制 - 作为全局查找索引的 isa

下面这张图很常见(出自苹果官方文档)

这里我用下面的代码, 验证以上的过程:
NSObjectTest.zip

准备工作

  • 后面要注意区分指针本身的地址和指针指向的地址, 这是两基础概念, 但容易弄混
  • 指针的地址: &obj
  • 指针的值\指针指向的地址: obj, &*obj
  • 指针所指向的地址, 所存的值: *obj
  • 结构体的字段, 在其内部是按顺序分配的内存. 在输出结构体值时, 第一个字段如果刚好 8 字节, 其值就存放在指向结构体的指针所指向的地址
  • 我们知道struct objc_object {isa_t isa} 只有一个字段, isa, 并且 isa_t 刚好就是 8 个字节 其他: Tagged pointer 与 isa
  • 所以一个对象 objc, 是一个 struct objc_object * (二. runtime 怎么实现封装), 其所指向的地址 的前八个字节 存的就是 isa
  • 其中 llvm 可以利用以下指令查看地址: 其他: 探究源码中的小工具

所以我们看下面的源码:

 NSObject *obj = [[NSObject alloc] init];  
printf("\n ------------------------ 准备工作 ----------------------------\n");  
printf("  obj 是啥: [obj.description UTF8String] = %s\n",[obj.description UTF8String]);  
printf("  obj 地址: &obj = %p\n",&obj);  
printf("  obj 的值（指向的地址）: obj = %p\n",obj);  
printf("  *obj 的地址 (等同于 obj指向的地址) : &*obj = %p\n",&*(void **)(__bridge void*)obj);  
printf("  *obj 的值（obj指向的地址， 所存的值): *obj = %p\n",*(void **)(__bridge void*)obj);  
printf("  结论是， obj 第一个字段， 是个指向%p 的指针， 这个指针，指向 %p",&*(void **)(__bridge void*)obj, *(void **)(__bridge void*)obj);

探究过程

class: obj.isa 与 [objc class] 都指向其对象的类

  1. 先打出一个对象指针指向的地址的值, 然后再打出 objc.class 指向的地址
  2. 根据以前了解的 Tagged piointer(其他: Tagged pointer 与 isa) 将第一个值 & ISA_MASK
  3. 得出结论, obj.isa 与 objc.class 的指向一直 
    //0x1dffff9730c119  
printf("  obj.isa = %p\n",*(void **)(__bridge void*)obj);  
//0x7fff9730c118  
printf("  obj.class (指向的地址）            = %p\n",obj.class);  
//0x7fff9730c118  
printf("  obj.isa  &  ISA_MASK             = %p\n",(void *)(objc_isa & 0x00007ffffffffff8ULL));

metaclass: objc.isa.isa *obj.class

  1. 还是最前面的理论, *obj.class 指向等同于 objc.class.isa 等同于obj.isa.isa
  2. 上面的地址, 都为 metaclass 的地址
    没办法显式的找到可以显示 metaclass 的函数, 如果无法验证, 所以最终只能验证后面metaclas 指向自己 
    void * objClass = (void *)(objc_isa & 0x00007ffffffffff8ULL);  
unsigned long long int obj_isa_isa = *(unsigned long long int *)objClass;  
//*obj.class    = 0x7fff9730c0f0  
printf("  *obj.class    = %p\n",*(void **)(__bridge void*)obj.class);  
//objc.isa.isa  = 0x7fff9730c0f0  
printf("  obj.isa.isa  = %p\n",(void *)obj_isa_isa);  
//objc.isa.isa  ==  *obj.class   
printf("  obj.isa.isa  ==  *obj.class \n");

RootMetaClass 最终指向 RootMetaClass 自己

上面拿到了 objc.class.isa 根据理论, 他就是 metaclass 的地址, 所以我们只需要验证这个metaClass最终指向的是自己, 那么上面图中,最上面一环就做完了验证

void * objMetaClass = (void *)(obj_isa_isa & 0x00007ffffffffff8ULL);  
unsigned long long int obj_isa_isa_isa = *(unsigned long long int *)objMetaClass;  
// 0x7fff9730c0f0  
printf("  obj_isa_isa_isa & ISA_MASK                    = %p\n",obj_isa_isa_isa);  
// 0x7fff9730c0f0  
printf("  obj_isa_isa_isa & ISA_MASK                    = %p\n",(void *)(obj_isa_isa_isa & 0x00007ffffffffff8ULL));

整个流程比较绕, 具体代码中有很多注释, 执行插断点边打印着看会更清晰

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