Runtime原理探究（五）—— super的本質

時間  2021-08-13
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Runtime系列文章

Runtime原理探究（一）—— isa的深刻體會（蘋果對isa的優化）面試

Runtime原理探究（二）—— Class結構的深刻分析緩存

Runtime原理探究（三）—— OC Class的方法緩存cache_tmarkdown

Runtime原理探究（四）—— 刨根問底消息機制iphone

Runtime原理探究（五）—— super的本質ide

Runtime原理探究（六）—— 面試題中的Runtime函數


從面試題出發

請看以下代碼post

****************************CLPerson.h
@interface CLPerson : NSObject

@end

****************************CLStudent.h
@interface CLStudent : CLPerson

@end

****************************CLStudent.m
@implementation CLStudent
- (instancetype)init
{
    self = [super init];
    if (self) {
        NSLog(@"[self class] = %@",[self class]);
        NSLog(@"[self superclass] = %@",[self superclass]);
        NSLog(@"[super class] = %@",[super class]);
        NSLog(@"[super superclass] = %@",[super superclass]);
    }
    return self;
}
@end

****************************main.m
int main(int argc, char * argv[]) {
    @autoreleasepool {

        [[CLStudent alloc] init];

        return UIApplicationMain(argc, argv, nil, NSStringFromClass([AppDelegate class]));
    }
}
複製代碼

請問調用[[CLStudent alloc] init];會有什麼打印結果。優化

CLStudent

[self class]—— 這個應該沒有什麼疑問，結果應該是[self class] = CLStudent [self superclass]—— 這個應該沒有什麼疑問，結果應該是[self superclass] = CLPerson [super class]—— 咱們重寫父類方法的時候，若是須要執行父類方法的邏輯，一般會加一句[super 方法名]，那麼super不是指向父類的指針呢，若是是的話，這裏的打印結果應該是[super class] = CLPerson [super superclass]—— 根據上面的推斷，那麼這裏應該是打印CLPerson的父類，也就是[super superclass] = NSObjectui

實際打印結果

2019-08-12 20:59:23.580048+0800 iOS-Runtime[25274:2862267] [self class] = CLStudent
2019-08-12 20:59:23.580700+0800 iOS-Runtime[25274:2862267] [self superclass] = CLPerson
2019-08-12 20:59:23.580797+0800 iOS-Runtime[25274:2862267] [super class] = CLStudent
2019-08-12 20:59:23.580882+0800 iOS-Runtime[25274:2862267] [super superclass] = CLPerson
複製代碼

經過實際的代碼調試，咱們看到[super class]和[super superclass]的打印結果不是咱們所預期的。怎麼回事呢？spa

super是什麼

要解釋上面的問題，咱們仍是要回到問題的本質去探討。首先咱們簡化一下代碼

****************************CLPerson.h
@implementation CLStudent
- (void)run;
@end

****************************CLPerson.m
@implementation CLStudent
- (void)run {
    
    NSLog(@"CLPerson Run");
}
@end
****************************CLStudent.m
@implementation CLStudent
- (void)run {
    
    [super run];
    NSLog(@"CLStudent Run");
}
@end

複製代碼

咱們在命令行窗口經過命令xcrun -sdk iphoneos clang -arch arm64 -rewrite-objc CLStudent.m -o CLStudent.cpp 拿到CLStudent.m編譯後的中間代碼CLStudent.cpp在其中能夠看到run方法的底層實現以下

static void _I_CLStudent_run(CLStudent * self, SEL _cmd) {

//[super run];
    ((void (*)(__rw_objc_super *, SEL))(void *)objc_msgSendSuper)((__rw_objc_super){(id)self, (id)class_getSuperclass(objc_getClass("CLStudent"))}, sel_registerName("run"));

//NSLog(@"CLStudent Run");
    NSLog((NSString *)&__NSConstantStringImpl__var_folders_7__p19yp82j0xd2m_1k8fpr77z40000gn_T_CLStudent_5be081_mi_0);
}



*************🔧🔧🔧簡化一下
static void _I_CLStudent_run(CLStudent * self, SEL _cmd) {

//[super run];
   objc_msgSendSuper((__rw_objc_super){
            (id)self,   
            (id)class_getSuperclass(objc_getClass("CLStudent"))
           },   
            @selector(run));

//NSLog(@"CLStudent Run");不重要，不用管
    NSLog((NSString *)&__NSConstantStringImpl__var_folders_7__p19yp82j0xd2m_1k8fpr77z40000gn_T_CLStudent_5be081_mi_0);
}


*************♥️♥️♥️再精簡一下
static void _I_CLStudent_run(CLStudent * self, SEL _cmd) {
//⚠️⚠️⚠️結構體單獨抽出來
struct __rw_objc_super arg = {
            (id)self,   
            (id)class_getSuperclass(objc_getClass("CLStudent"))
};

//🌞🌞🌞[super run];
   objc_msgSendSuper(arg, @selector(run));
}
複製代碼

從精簡後的代碼，能夠看出來，[super run];底層其實是調用了函數objc_msgSendSuper(arg, @selector(run));，首先咱們來分析一下它的兩個參數。第二個參數相信不用多解釋了，就是一個方法選擇器SEL，重點看一下第一個參數，這是一個結構體__rw_objc_super，咱們在當前的中間代碼裏面就能夠找到其定義，或者，你也能夠經過objc_super在objc源碼裏面找到它的定義，以下所示

//♥️♥️♥️C++中間代碼裏的定義
struct __rw_objc_super { 
	struct objc_object *object; 
	struct objc_object *superClass; 
	__rw_objc_super(struct objc_object *o, struct objc_object *s) : object(o), superClass(s) {} 
};

//⚠️⚠️⚠️objc源碼中的定義
/// Specifies the superclass of an instance. 
struct objc_super {
    /// Specifies an instance of a class.
    __unsafe_unretained _Nonnull id receiver;

    /// Specifies the particular superclass of the instance to message. 
#if !defined(__cplusplus) && !__OBJC2__
    /* For compatibility with old objc-runtime.h header */
    __unsafe_unretained _Nonnull Class class;
#else
    __unsafe_unretained _Nonnull Class super_class;
#endif
    /* super_class is the first class to search */
};
複製代碼

該結構題裏面其實就兩個成員變量

  • id receiver; —— 消息接受者，其實實參傳遞的就是self，也就是CLStudent的實例對象
  • Class super_class; —— 父類，經過中間碼裏面該結構體初始化的賦值代碼(id)class_getSuperclass(objc_getClass("CLStudent")能夠看出，這個父類就是CLStudent的父類類對象[CLPerson class].

接着咱們在看一下objc_msgSendSuper裏面究竟幹了什麼事情。根據函數名字，咱們能夠在message.h裏面找到相關的申明

/** * Sends a message with a simple return value to the superclass of an instance of a class. * * @param super A pointer to an \c objc_super data structure. Pass values identifying the * context the message was sent to, including the instance of the class that is to receive the * message and the superclass at which to start searching for the method implementation. * @param op A pointer of type SEL. Pass the selector of the method that will handle the message. * @param ... * A variable argument list containing the arguments to the method. * * @return The return value of the method identified by \e op. * * @see objc_msgSend */
OBJC_EXPORT id _Nullable objc_msgSendSuper(struct objc_super * _Nonnull super, SEL _Nonnull op, ...) OBJC_AVAILABLE(10.0, 2.0, 9.0, 1.0, 2.0);
#endif
複製代碼

解讀一下注釋裏面對於參數的說明

  • super—— 是一個指向結構體指針struct objc_super *，它裏面的內容是{消息接受者 recv， 消息接受者的父類類對象 [[recv superclass] class]}，objc_msgSendSuper會將消息接受者的父類類對象做爲消息查找的起點。
  • op —— 消息接受者接受的消息/方法，也就是須要去查找的方法

爲了加深理解，咱們對比一下給對象正常發送消息後的查找流程

[obj message] -> 在obj的類對象cls查找方法 -> 在cls的父類對象[cls superclass]查找方法 -> 在更上層的父類對象查找方法 -> ... -> 在根類類對象 NSObject裏查找方法 [super message] -> 在obj的類對象cls查找方法(跳過此步驟) -> (直接從這一步開始)在cls的父類對象[cls superclass]查找方法 -> 在更上層的父類對象查找方法 -> ... -> 在根類類對象 NSObject裏查找方法

所以對於開頭的面試題，真正的運行邏輯以下 CLStudent-->[self class]

CLStudent-->[super class]

CLStudent-->[self superclass]

CLStudent-->[super superclass]

小結

NSLog(@"[self class] = %@",[self class]);

  • 消息接受者：CLStudent的實例對象

  • 最終調用的方法：基類NSObject的-(Class)class方法

    2019-08-12 20:59:23.580048+0800 iOS-Runtime[25274:2862267] [self class] = CLStudent
複製代碼

NSLog(@"[super class] = %@",[super class]);

  • 消息接受者：仍然是CLStudent的實例對象

  • 最終調用的方法：基類NSObject的-(Class)class方法

    2019-08-12 20:59:23.580797+0800 iOS-Runtime[25274:2862267] [super class] = CLStudent
複製代碼

NSLog(@"[self superclass] = %@",[self superclass]);

  • 消息接受者：CLStudent的實例對象

  • 最終調用的方法：基類NSObject的-(Class)superclass方法

    2019-08-12 20:59:23.580797+0800 iOS-Runtime[25274:2862267] [self superclass] = CLPerson
複製代碼

NSLog(@"[super superclass] = %@",[super superclass]);

  • 消息接受者：仍然是CLStudent的實例對象

  • 最終調用的方法：基類NSObject的-(Class)superclass方法

    2019-08-12 20:59:23.580797+0800 iOS-Runtime[25274:2862267] [super superclass] = CLPerson
複製代碼

由於-class和-superclass方法底層實際上裏面是使用了Runtime的API，簡單來講就是以下

- (Class)class
{
    return object_getClass(self);
}

- (Class)superclass
{
    return class_getSuperclass(object_getClass(self));
}
複製代碼

因此只要明白誰是真正的消息接受者，相信最後的打印結果就很容易理解了。

OK，super的本質探討就到這裏。


🦋🦋🦋傳送門🦋🦋🦋

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