目录引言1.对象1.1上层代码中查找1.1.1查找对象调用方法1.1.2设置符号断点1.2swift_allocObject1.3swift_showAlloc1.4查看HeapObje...
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引言1. 对象
1.1 上层代码中查找
1.1.1 查找对象调用方法
1.1.2 设置符号断点
1.2 Swift_allocObject
1.3 swift_showAlloc
1.4 查看HeapObject结构体
1.5 对象内存大小计算
1.6 总结
2. 类
2.1 查找HeapMetadata
2.2. TargetHeapMetaData
2.3. TargetMetaData
2.4. TargetClassMejstadata
2.5. TargetAnyClassMetadata
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，metadataHeapObject()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> *getClassObjectjavascript() 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我们其它相关文章！
