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Swift类和对象的底层探索分析

作者:文乙

这篇文章主要为大家介绍了Swift类和对象的底层探索分析,有需要的朋友可以借鉴参考下,希望能够有所帮助,祝大家多多进步,早日升职加薪

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:

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:

1.2 swift_allocObject

说明:

1.3 swift_showAlloc

// Apple malloc is always 16-byte aligned.
#  define MALLOC_ALIGN_MASK 15

说明:

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:

1.5 对象内存大小计算

说明:

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:

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:

2.3. TargetMetaData

代码:

说明:

查看MetadataKind

说明:

类型

说明:

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:

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:

注意:

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:

2.5. TargetAnyClassMetadata

代码:

说明:

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脚本之家其它相关文章!

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