iOS开发之 runtime(33) ：获取每个 class 信息(2)

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本系列博客是本人的源码阅读笔记，如果有 iOS 开发者在看 runtime 的，欢迎大家多多交流。

分析

之前的
iOS开发之 runtime(28) ：获取每个 class 信息(1)
里面，我们写过如下一些代码：

#import <dlfcn.h>
#include <mach-o/loader.h>
#include <mach-o/getsect.h>

struct class_ro_t1 {
    uint32_t flags;
    uint32_t instanceStart;
    uint32_t instanceSize;
#ifdef __LP64__
    uint32_t reserved;
#endif
    const uint8_t * ivarLayout;
    const char * name;
};

struct class_rw_t1 {
    // Be warned that Symbolication knows the layout of this structure.
    uint32_t flags;
    uint32_t version;
    const class_ro_t1 *ro;
    Class firstSubclass;
    Class nextSiblingClass;
    char *demangledName;
};

#if !__LP64__
#define FAST_DATA_MASK        0xfffffffcUL
#elif 1
#define FAST_DATA_MASK          0x00007ffffffffff8UL
#else
#define FAST_DATA_MASK          0x00007ffffffffff8UL
#endif

struct class_data_bits_t {

    // Values are the FAST_ flags above.
    uintptr_t bits;
private:
    bool getBit(uintptr_t bit)
    {
        return bits & bit;
    }

public:

    class_rw_t1* data() {
        return (class_rw_t1 *)(bits & FAST_DATA_MASK);
    }

};


#if __LP64__
typedef uint32_t mask_t;  // x86_64 & arm64 asm are less efficient with 16-bits
#else
typedef uint16_t mask_t;
#endif

struct cache_t1 {
    struct bucket_t *_buckets;
    mask_t _mask;
    mask_t _occupied;

public:
    struct bucket_t *buckets();
    mask_t mask();
    mask_t occupied();
    void incrementOccupied();
    void setBucketsAndMask(struct bucket_t *newBuckets, mask_t newMask);
    void initializeToEmpty();

    mask_t capacity();
    bool isConstantEmptyCache();
    bool canBeFreed();

    static size_t bytesForCapacity(uint32_t cap);
    static struct bucket_t * endMarker(struct bucket_t *b, uint32_t cap);

    void expand();
    void reallocate(mask_t oldCapacity, mask_t newCapacity);
    //    struct bucket_t * find(cache_key_t key, id receiver);
    //
    static void bad_cache(id receiver, SEL sel, Class isa) __attribute__((noreturn));
};

struct objc_class1 : objc_object {
    // Class ISA;
    Class superclass;
    cache_t1 cache;             // formerly cache pointer and vtable
    class_data_bits_t bits;    // class_rw_t * plus custom rr/alloc flags

    class_rw_t1 *data() {
        return bits.data();
    }

    const char *mangledName() {
        return ((const class_ro_t1 *)data())->name;
    }

    const char *demangledName(bool realize = false);
    const char *nameForLogging();
};

typedef struct objc_class1 *Class1;
typedef struct classref * classref_t;


#ifndef __LP64__
#define mach_header mach_header
#else
#define mach_header mach_header_64
#endif


const struct mach_header *machHeader = NULL;
static NSString *configuration = @"";

int main()
{
    unsigned long byteCount = 0;

    if (machHeader == NULL)
    {
        Dl_info info;
        dladdr((__bridge const void *)(configuration), &info);
        machHeader = (struct mach_header_64*)info.dli_fbase;
    }

    uintptr_t* data = (uintptr_t *) getsectiondata(machHeader, "__DATA", "__objc_classlist", &byteCount);

    NSUInteger counter = byteCount/sizeof(void*);

    for(NSUInteger idx = 0; idx < counter; ++idx)
    {
        Class1 cls =(Class1)( data[idx]);
        NSLog(@"class:%s",cls->mangledName());
    }

    return 0;
}

这些代码笔者也放到 github 中给大家参考了：
https://github.com/zjh171/RuntimeSample/tree/master/MyDIYClass

面对上面一些代码，相信大部分朋友结合笔者之前的文章应该能看懂的，但如果您仍有疑问的，本文就给大家再次深入分析一下以上代码的作用，并做一些 Demo 以便大家更深的理解。

分析

其实以上代码很简单，分两部分，
第一部分是一些结构体的声明，笔者在所有的结构体后面都加了 1 这个数字，用于和系统的区分。这一这么说，笔者声明的这些结构体，除了名字，其他都和系统的一模一样。
第二部分是 main 函数，熟悉的朋友也很容易理解，无非是从 section 为 __objc_classlist 内取出所有的类，然后调用其 mangledName 方法。只是 mangledName 方法比较有意思：

const char *mangledName() {
    return ((const class_ro_t1 *)data())->name;
}

也就是说，他获取的是 data() 方法 中的 name 字段，继续，我们看一下 data 方法来自何处：
data 方法是获取的结构体 bits 中的 name 字段。而且 bits & FAST_DATA_MASK 获取的居然是结构体 class_ro_t1 ！相信读者已经开始欢呼了，因为说明了以下几点：

  1. 一个完整的类其实有 readonly 结构体 和 readwrite 结构体构成
  2. readonly 通过获取 bits & FAST_DATA_MASK 获得 readwrite 部分。

实战

实战部分的代码在这里：
https://github.com/zjh171/RuntimeSample/tree/master/MyDIYClass/MyDIYClass2

完整的代码不贴了，这里只贴几个不一样的部分：

for(NSUInteger idx = 0; idx < counter; ++idx)
{
    Class1 cls =(Class1)( data[idx]);
    NSLog(@"class:%s \n",cls->mangledName1());
    
    bool isRoot = (cls->data()->flags & RO_ROOT);
    if (isRoot) {
        printf("is root \n");
    } else {
        printf("is not root \n");
        
        Class1 superClass = cls->superclass;
        printf("superClass:%s \n",superClass->mangledName1());
    }
    
    bool isRealized = cls->data()->flags & RW_REALIZED;
    if (isRealized) {
        printf("is isRealized\n");
    } else {
        printf("is not Realized\n");
    }
    
    bool isARC = cls->data()->flags & RO_IS_ARC;
    if (isARC) {
        printf("is arc\n");
    } else {
        printf("is  not arc\n");
    }
    
    
    
    bool loadMethodHasCalled = cls->data()->flags & RW_LOADED;
    if (loadMethodHasCalled) {
        printf("loadMethod Has Called \n");
    } else {
        printf("loadMethod has not Called \n");
    }
    
    bool hasCXXCtor = cls->data()->flags & RO_HAS_CXX_STRUCTORS;
    if (hasCXXCtor) {
        printf(" Has HAS_CXX_CTOR \n");
    } else {
        printf(" has not HAS_CXX_CTOR \n");
    }
    
    bool hasWeakWithoutARC = cls->data()->flags & RO_HAS_WEAK_WITHOUT_ARC;
    if (hasWeakWithoutARC) {
        printf(" Has RO_HAS_WEAK_WITHOUT_ARC \n");
    } else {
        printf(" has not RO_HAS_WEAK_WITHOUT_ARC \n");
    }
    
}

这里几个例子都是从 readwrite 里取出的数据来和一些常数进行 & 操作从而判断是否为真/假，甚至从里面获取某些数据。 关于 & 操作这里不多做介绍了，相信经常读笔者专栏的朋友应该很熟悉了。

另外，笔者的测试类代码如下：

class A
{
public:
    //默认构造函数
    A()
    {
        num=1001;
        age=18;
    }
    //初始化构造函数
    A(int n,int a):num(n),age(a){}
private:
    int num;
    int age;
};

@interface TestObject : NSObject {
//    __weak NSObject *propertyA;
//    A a;
}

这里给大家打印出结果：

is not root 
superClass: 
is not Realized
is  not arc
loadMethod has not Called 
 has not HAS_CXX_CTOR 
 has not RO_HAS_WEAK_WITHOUT_ARC 
Program ended with exit code: 0

这里我们一个一个作解释：

  1. 很显然，只要不是 NSObject ，那肯定不是 root class
  2. super class 获取不多，暂时不知道为什么
  3. 从上几篇文章中我们可知，刚从 section 里取出来的数据肯定是 not Realized
  4. 未使用 ARC，因为笔者做了如下设置：
禁止 ARC

  1. load 方法是否存在。笔者做了个实验，如果在 TestObject 中 添加 load 方法，那就 loadMethod has Called，否则 loadMethod has not Called

  2. 判断是否有 C++ 构造函数。为了证明这个值，笔者在头文件添加了一个类 A，后来笔者做了实验，如果 调用了 A 里面的方法，或者在 TestObject 中声明了 A 对象，则这个结果会变成 has HAS_CXX_CTOR

  3. 用于判断，在非 ARC 的情况下，有没有使用 ARC 的特性，比如笔者注释的

 __weak NSObject *propertyA;

使用的话就是 true，否则 false

注意

注意！注意！特别注意！
如果前面我们写了 load 方法，会影响后面所有的结果，这是为什么呢？笔者后面的文章会给大家解释，欢迎大家继续关注笔者博客。

总结

笔者在写博客的过程中也经常有豁然开朗的感觉，也许这就是 runtime 的魅力吧。有人疑问笔者，做这个 runtime 分析有什么用，笔者付之一笑。因为 runtime 中真的有太多可以提升你开发能力的东西，让你网上层帮你的业务代码更少 bug，更优秀设计；往下层，提升你对整个 iOS 系统有更深的理解。

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