引言
在上文已经了解了SIL，接下来主要通过Swift源码和SIL剖析底层。本文主要通过底层源码探索类和对象在底层的结构
主要内容：
对象类
1 对象
通过源
引言
在上文已经了解了SIL，接下来主要通过Swift源码和SIL剖析底层。本文主要通过底层源码探索类和对象在底层的结构
主要内容：
- 对象
- 类
1. 对象
通过源码中探索Swift对象创建过程以及最终得到的对象结构。
1.1 上层代码中查找
通过符号断点调试来查找底层调用方法
源码：
class WYStudent {
var age: Int = 18
var name: String = "WY"
}
var stu = WYStudent();
1.1.1 查找对象调用方法
通过断点查看发现是通过__allocating_init()方法实现对象的创建
添加断点
查看调用方法
1.1.2 设置符号断点
符号断点：
查看：
说明：
- 在上面SIL的认识中已经知道了对象是通过__allocating_init()来创建的，在此处打断点查看
- 在__allocating_init()方法中可以看到会调用swift_allocObject()方法
- 因此接下来就需要在源码中查看该方法
- __allocating_init()方法中做了两件事
- 调用swift_allocObject创建对象
- 调用init()初始化对象，这个init方法是类默认提供的，也是默认调用的
1.2 swift_allocObject
说明：
- 通过swift_slowAlloc分配内存，并进行内存字节对齐，传入开辟的内存空间大小和对齐位数
- 通过HeapObject方法构造一个HeapObject对象，并且绑定到object上
- 因此此时的object就是一个heapObject对象
- 函数的返回值是HeapObject类型，所以当前对象的内存结构就是HeapObject的内存结构
1.3 swift_showAlloc
// Apple malloc is always 16-byte aligned. # define MALLOC_ALIGN_MASK 15
说明：
- 通过swift_slowAlloc用来分配内存空间
- 这里会通过对齐位数来判断使用哪种方法来分配空间
- 最小的对齐位数是16字节，如果传入的位数小于16字节，那么就是用16字节对齐，也就是使用malloc方法
- 如果大于16字节位数，那么使用AlignedAlloc方法
1.4 查看HeapObject结构体
结构体
refCounts查看：
typedef RefCounts<InlineRefCountBits> InlineRefCounts;
//是一个类，所以它的对象就是8个字节
class RefCounts {
std::atomic<RefCountBits> refCounts;//引用计数
...
}
说明：
- 结构体内包含一个成员，metadata
- HeapObject()初始化器，会初始化metadata和refCounts，因此对象中会有这两种属性
- 其中metadata类型是HeapMetadata，是一个指针类型，占8字节，其实它就是类信息
- refCounts是引用计数，也占有8个字节
- refCounts的类型是InlineRefCounts
- 而InlineRefCounts是一个类RefCounts的别名
- RefCounts是一个类，所以refCounts占8个字节
1.5 对象内存大小计算
说明：
- metadata占8个字节
- refCounts占8个字节
- 再加上age的8个字节
- name占8个字节
- 所以总共是40个字节
1.6 总结
实例对象的底层结构是HeapObject结构体
默认16字节内存大小，metadata 8字节 + refCounts 8字节
metadata是类信息结构，下面会分析
refCounts是引用计数，后面也会详细分析
Swift中对象的内存分配流程是：
__ allocating_init --> swift_allocObject_ --> _swift_allocObject --> swift_slowAlloc --> malloc
2. 类
对象在底层中的结构是HeapObject结构体，其第一个属性为metadata，因此从这个属性出发来查看类的结构
2.1 查找HeapMetadata
代码：
using HeapMetadata = TargetHeapMetaData<Inprocess>;
说明：
- 上文可知对象结构体HeapObject包含有HeapMetadata结构体，对象通过它来查找对应的类信息
- 点击进入HeapMetadata的定义，发现它是TargetHeapMetaData类型的别名
- 并且接收了一个参数Inprocess
2.2. TargetHeapMetaData
代码：
//模板类型
template <typename Runtime>
struct TargetHeapMetadata : TargetMetadata<Runtime> {
using HeaderType = TargetHeapMetadataHeader<Runtime>;
TargetHeapMetadata() = default;
//初始化方法
constexpr TargetHeapMetadata(MetadataKind kind)
: TargetMetadata<Runtime>(kind) {}
#if SWIFT_OBJC_INTEROP
constexpr TargetHeapMetadata(TargetAnyClassMetadata<Runtime> *isa)
: TargetMetadata<Runtime>(isa) {}
#endif
};
说明：
- TargetHeapMetaData其本质是一个模板类型，其中定义了一些所需的数据结构
- 这个结构体中没有属性，只有初始化方法
- 初始化方法中传入了一个MetadataKind类型的参数，之后就可以返回TargetMetaData对象
- 同时可以看到这里传入的kind也就是上面的inprocess了
- 该初始化方法构造的对象需要通过该参数来确定
2.3. TargetMetaData
代码：
说明：
- 在TargetMetaData中可以看到有一个Kind属性，这是在构建对象时传入的那个参数
查看MetadataKind
说明：
- 可以看到它是uint32_t类型
类型
说明：
- 进入MetadataKind定义，里面有一个#include "MetadataKind.def"
- 点击进入，其中记录了所有类型的元数据
getClassObject方法：
const TargetClassMetadata<Runtime> *getClassObject() const;
//******** 具体实现 ********
template<> inline const ClassMetadata *
Metadata::getClassObject() const {
//匹配kind
switch (getKind()) {
//如果kind是class
case MetadataKind::Class: {
// Native Swift class metadata is also the class object.
//将当前指针强转为ClassMetadata类型
return static_cast<const ClassMetadata *>(this);
}
case MetadataKind::ObjCClassWrapper: {
// Objective-C class objects are referenced by their Swift metadata wrapper.
auto wrapper = static_cast<const ObjCClassWrapperMetadata *>(this);
return wrapper->Class;
}
// Other kinds of types don't have class objects.
default:
return nullptr;
}
}
说明：
- 在TargetMetaData结构体定义中有一个方法getClassObject，它就可以用来获取类对象，也就是类
- 在方法中的核心逻辑是通过kind来判断当前是哪种类型，之后返回
- 这里我们需要的是类类型，因此判断为MetadataKind::Class，就会返回ClassMetadata类型
验证：
命令：
po metadata->getKind()
得到其kind是Class
po metadata->getClassObject() + x/8g 0x0000000110efdc70
这个地址中存储的是元数据信息!
说明：
- 传递进来的Kind发现可以判断为类
- 通过方法调用最后得到的是一个类对象，也就是类
- 通过x/8g查看类信息，里面就是存储的元数据信息
注意：
- TargetMetadata 和 TargetClassMetadata 本质上是一样的
- 因为在内存结构中，可以直接进行指针的转换，所以可以说，我们认为的结构体，其实就是TargetClassMetadata
2.4. TargetClassMetadata
代码：
template <typename Runtime>
struct TargetClassMetadata : public TargetAnyClassMetadata<Runtime> {
...
//swift特有的标志
ClassFlags Flags;
//实力对象内存大小
uint32_t InstanceSize;
//实例对象内存对齐方式
uint16_t InstanceAlignMask;
//运行时保留字段
uint16_t Reserved;
//类的内存大小
uint32_t ClassSize;
//类的内存首地址
uint32_t ClassAddressPoint;
...
}
说明：
- 包含了很多属性，这些都属于类结构信息
- 并且它继承自TargetAnyClassMetadata
2.5. TargetAnyClassMetadata
代码：
说明：
- TargetAnyClassMetadata是所有的类结构，不单单是给Swift用的
- 继承自TargetHeapMetadata，这也证明类本身也是对象
- 提供有isa、superclass、cache、data，和OC的底层类结构完全一样
以上就是Swift类和对象的底层探索分析的详细内容，更多关于Swift类和对象的资料请关注好代码网其它相关文章！
