【iOS重学】窥探Class的结构

写在前面

本文主要探究Class的内部结构，博主这里使用的objc4的源码版本是objc4-838，建议大家在看的时候可以下载最新源码。

Class的结构

在前面关于isa和superclass文章中，我们提到了类对象和元类对象的类型都是Class，内存里面保存的是：

. isa指针

. superclass指针

. 属性信息

. 对象方法信息

. 协议信息

. 成员变量信息

今天我们就来剖析一下Class的内部结构，验证一下是不是存放的这些信息，废话不多说了，我们现在就开始吧。

Class是个objc_class类型的结构体，如下：

typedef struct objc_class *Class;

在objc4源码objc-runtime-new.h文件中，对objc_class定义如下：

因为objc_class结构体中数据太多，我这里提炼出来对我们分析结构有用的数据，如下：

struct objc_class : objc_object {
  Class isa; // isa
  Class superclass; // superclass
  cache_t cache; // 方法缓存
  class_data_bits_t bits; // 具体的类信息
}

class_data_bits_t结构如下：

struct class_data_bits_t {
  class_rw_t *data() const {
        return (class_rw_t *)(bits & FAST_DATA_MASK);
    }
}

class_rw_t结构中，rw一般表示readwrite（可读可写），t一般表示table,结构信息如下：

struct class_rw_t {
  uint32_t flags;
  uint16_t witness;
  Class firstSubclass;
  Class nextSiblingClass;
}
//  所有的类会链接成一个树状结构 利用firstSubclass 和 nextSiblingClass来实现的。

class_rw_ext_t结构信息如下：

struct class_rw_ext_t {
  class_ro_t_authed_ptr<const class_ro_t> ro;
  method_array_t methods; // 方法列表
  property_array_t properties; // 属性列表
  protocol_array_t protocols; // 协议列表
  char *demangledName;
  uint32_t version;
};

提醒：

在WWDC2020中，苹果修改了一些底层的类，其中一个就是我们上面介绍的class_rw_ext_t，至于这个类主要作用是什么大家有兴趣的可以去详细了解一下，博主这里就不展开来讲这个了，大概的意思就是：它利用了懒加载的机制，在类的methods、properties等发生变化的时候，才会初始化class_rw_ext_t来存储这些列表，这样就可以减少90%以前Runtime中的类在rw中直接复制ro中数据浪费的内存。

class_ro_t结构中，ro一般表示readonly（只读），t一般表示table，结构信息如下：

struct class_ro_t {
  uint32_t flags;
  uint32_t instanceStart;
  uint32_t instanceSize; // instance对象占用的内存空间大小
  
  explicit_atomic<const char *> name; // 类名
  // 方法列表（不包括分类的方法列表）
  WrappedPtr<method_list_t, method_list_t::Ptrauth> baseMethods;
  protocol_list_t * baseProtocols; // 协议信息列表
  const ivar_list_t * ivars; // 成员变量列表
  property_list_t *baseProperties; // 属性信息列表
}