iOS: 三种方法交换

本文旨在描述方法交换的不同方式,是基于runtime机制和dyld层面的知识点表达。是知识点的一种归纳。

在iOS学习的道路上,每个开发者,必然会遇到关于SwizzlingMethod的场景,懵懂时分时,大多只是对方法交换的使用,仅仅停留在应用层面,这种认识是比较浅的。在长远的知识深入研究中,就不得不进入深入的研究。当然,像这个层面的知识,在现在这个时间点,用研究一词其实用词不当了。(这种知识点,学而易得,完全是手捻之文)。

一、SwizzlingMethod原理#

在讲解第一种方法交换的原理和实例前,首先对Method进行解释。

Method的解释##

SEL###

在OC的概念中,与C函数名(function)相对应的叫方法选择器(用@selector()的方式表示). Sel是一个数据类型,对方方进行包装,作为一个方法选择器。一个Sel对象包装的类型数据包含着相应的方法地址。在每一个方法实现中都会有一个默认的SEL类型的参数_cmd,_cmd其代表就是当前方法的名字。OC中使用@selector(方法名),通过对方法名进行hash,生成对此方法标识的唯一值。

IMP###

imp指向函数实现的地址。

typedef id (*IMP)(id, SEL, ...); 

第一个参数id指向self的指针(如果是实例方法,则是类实例的内存地址;如果是类方法,则是指向元类的指针);
第二个参数即是确认要查询的方法名;

Method结构###

Method的定义如下:

struct objc_method {
    SEL method_name   ; //方法的唯一标识值
    char *method_types  ; //方法的参数
    IMP method_imp   ; // 方法实现所指向的函数地址
}

由此延伸出第一种方法交换的方式SwizzlingMethod。本质就是交换IMP的指针,如下图示:


截屏2021-06-02 下午4.45.42.png

ps:OC中,调用一个方法,都是通过id objc_msgSend ( id self, SEL op, ... )的方式进行消息发送的。(runtime机制中,消息发送大致分为三大步骤:[方法查找-动态解析-消息转发][https://juejin.cn/post/6844903600968171533])。

实例应用##

- (void)instanceSwizzleSelector:(SEL)swizzledSelector originalSelector:(SEL)originalSelector {
    
    Class klass = [self class];
    
    Method originalMethod = class_getInstanceMethod(klass, originalSelector);
    Method swizzledMethod = class_getInstanceMethod(klass, swizzledSelector);
    
    BOOL success = class_addMethod(klass, originalSelector, method_getImplementation(swizzledMethod), method_getTypeEncoding(swizzledMethod));
    
    if (success) {
        class_replaceMethod(klass, swizzledSelector, method_getImplementation(originalMethod), method_getTypeEncoding(originalMethod));
    } else {
        method_exchangeImplementations(originalMethod, swizzledMethod);
    }
    
}

二、fishhook的原理#

fishhook利用[PIC技术][https://juejin.cn/post/6844903922654511112]做了以下两个操作:
1,将指向系统方法(或外部函数)的指针重新进行绑定指向内部函数/自定义C函数。
2,将内部函数的指针,在动态链接时指向系统方法的地址。
ps:
[fishhook][https://github.com/facebook/fishhook][代码级别原理探究][https://juejin.cn/post/6844903789783154702#heading-6]

应用实例##

UIViewController+FishHook.m
#import <dlfcn.h>
#import "fishhook.h"
#import <objc/runtime.h>

+ (void)load {
    
    struct rebinding ex;
    
    ex.name = "method_exchangeImplementations";
    ex.replacement = myExchange;
    ex.replaced = (void*)&exchangeP;
    
    struct rebinding rebs[1] = {ex};
    
    rebind_symbols(rebs, 1);
}

//函数指针 ***可以理解为这个指针函数的实现体已被系统实现,
void (*exchangeP)(Method m1, Method m2); 

//定义一个新的函数
void myExchange(Method m1, Method m2) {
    
    //rebinding 结构体
    struct rebinding nslog;
    nslog.name = "NSLog";
    nslog.replacement = myNslog;
    nslog.replaced = (void *)&sys_nslog;
    
    //rebinding 结构体数组
    struct rebinding rebs[1] = {nslog};
    
    rebind_symbols(rebs, 1);
}

//更改NSLog
static void(*sys_nslog)(NSString* format, ...);

void myNslog(NSString * format, ...) {
    
    format = [format stringByAppendingString:@"发现了非法操作"];
    
    //调用原始的
    sys_nslog(format);
}

三 对Method方法绑定一个新的IMP指针#

原理##

在实现上使用了[unsafeBitCast][https://onevcat.com/2015/01/swift-pointer/]功能,

应用实例##

class Animation {

    @objc dynamic func configureName(_ name: String) {
        print("Hello, \(name)")
    }
}

extension Animation {

    class func swizzleConfigureName() {

        let originalSelector = #selector(Animation.configureName(_:))
        let originalMethod = class_getInstanceMethod(Animation.self, originalSelector)!

        let originalImp = method_getImplementation(originalMethod)
        
//        @convention是干什么的。
//        他是用来修饰闭包的。他后面需要跟一个参数:
//
//        @convention(swift) : 表明这个是一个swift的闭包
//        @convention(block) :表明这个是一个兼容oc的block的闭包
//        @convention(c) : 表明这个是兼容c的函数指针的闭包。
        typealias originalClosureType = @convention(c)(AnyObject, Selector, String) -> Void
        
        var testHandler: ((String , Int)->()) = {(_, _) in }
        
        var handler:((String) -> Void) = { name in
            
            return testHandler(name, 1)
        }
        
        //unsafeBitCast 会将一个指针指向的内存强制按位转换为目标的类型
        let originalClosure: originalClosureType = unsafeBitCast(originalImp, to: originalClosureType.self)

        let newBlock:@convention(block)(AnyObject, String) -> Void = { obj, name in

            var name__ = name
            name__ = "this animation is " + name

            return originalClosure(obj, originalSelector, name__)
        }
        
        let newImp = imp_implementationWithBlock(unsafeBitCast(newBlock, to: AnyObject.self))

        method_setImplementation(originalMethod, newImp)
        
    }

}

Animation.swizzleConfigureName()

Animation().configureName("play-arrowing")

画图演示如下:


unsafeBitCast.png

延伸乐趣#

[attribute的使用示例][https://www.jianshu.com/p/41590dcc94f7?utm_campaign=maleskine&utm_content=note&utm_medium=seo_notes&utm_source=recommendation]后,对attribute((cleanup(##)))特别感兴趣,就顺手体验了这个标识符号的乐趣。有懂这个原理的大神,还请不吝赐教啊。

static void testRelease(NSObject **obj) {
   // *obj表示__attribute__((cleanup()))前的对象
   NSLog(@"00000 %@-----", *obj);
}

int main(int argc, char * argv[]) {
   NSString * appDelegateClassName;
   @autoreleasepool {
       
       NSObject *objc __attribute__((cleanup(testRelease))) = [[NSObject alloc] init];
       NSObject *str __attribute__((cleanup(testRelease))) = @"just test";

       appDelegateClassName = NSStringFromClass([AppDelegate class]);
       
   }
   return UIApplicationMain(argc, argv, nil, appDelegateClassName);
}
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