手撕iOS底层10 -- strong©&weak底层了解

0X01 - strong & copy & weak

@interface LGPerson : NSObject
@property (nonatomic, copy) NSString *name;
@end

@implementation LGPerson
@end

@interface Teacher : LGPerson
{
    NSString *age;
}
@property (nonatomic, strong) NSString *sex;
@property (nonatomic, copy) NSString *other;

@end

@implementation Teacher

@end
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如上示例代码， 使用clang -rewrite-objc main.m命令， 查看Objective-C源代码的c实现

#ifndef _REWRITER_typedef_LGPerson
#define _REWRITER_typedef_LGPerson
typedef struct objc_object LGPerson;
typedef struct {} _objc_exc_LGPerson;
#endif

extern "C" unsigned long OBJC_IVAR_$_LGPerson$_name;
struct LGPerson_IMPL {
	struct NSObject_IMPL NSObject_IVARS; // 继承自NSObject
	NSString *_name;
};

// @property (nonatomic, copy) NSString *name;
/* @end */


// @implementation LGPerson
// 属性name的get方法
static NSString * _I_LGPerson_name(LGPerson * self, SEL _cmd) { return (*(NSString **)((char *)self + OBJC_IVAR_$_LGPerson$_name)); }

extern "C" __declspec(dllimport) void objc_setProperty (id, SEL, long, id, bool, bool);
// 属性name的set方法 copy修饰
static void _I_LGPerson_setName_(LGPerson * self, SEL _cmd, NSString *name) { objc_setProperty (self, _cmd, __OFFSETOFIVAR__(struct LGPerson, _name), (id)name, 0, 1); }
// @end


#ifndef _REWRITER_typedef_Teacher
#define _REWRITER_typedef_Teacher
typedef struct objc_object Teacher;
typedef struct {} _objc_exc_Teacher;
#endif

extern "C" unsigned long OBJC_IVAR_$_Teacher$_sex;
extern "C" unsigned long OBJC_IVAR_$_Teacher$_other;
struct Teacher_IMPL {
	struct LGPerson_IMPL LGPerson_IVARS;// 继承自LGPerson
  // 成员变量
	NSString *age; 
  // 属性的带下划线的成员变量
	NSString *_sex; 
	NSString *_other;
};

// @property (nonatomic, strong) NSString *sex;
// @property (nonatomic, copy) NSString *other;

/* @end */

// @implementation Teacher


static NSString * _I_Teacher_sex(Teacher * self, SEL _cmd) { return (*(NSString **)((char *)self + OBJC_IVAR_$_Teacher$_sex)); }
// 属性sex的set方法 strong修饰
static void _I_Teacher_setSex_(Teacher * self, SEL _cmd, NSString *sex) { (*(NSString **)((char *)self + OBJC_IVAR_$_Teacher$_sex)) = sex; }

static NSString * _I_Teacher_other(Teacher * self, SEL _cmd) { return (*(NSString **)((char *)self + OBJC_IVAR_$_Teacher$_other)); }
// 属性other的set方法 copy修饰
static void _I_Teacher_setOther_(Teacher * self, SEL _cmd, NSString *other) { objc_setProperty (self, _cmd, __OFFSETOFIVAR__(struct Teacher, _other), (id)other, 0, 1); }
// @end
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经过查看c代码的实现， 发现copy和strong修饰的属性在set方法不同？

copy调用objc_setProperty， 而strong并无，答案仍是去LLVM的找答案？

打开LLVM的开源工程， 在项目里搜索objc_setPropery，

这里的映射关系很直观的能够看出来:

属性用atomic && copy修饰使用objc_setProperty_atomic_copy

属性用atomic && 没有copy修饰使用objc_setProperty_atomic

属性不是atomic && copy修饰使用objc_setProperty_nonatomic_copy

其它修饰使用 objc_setProperty_atomic_copy

在项目中，系统没有setName这个方法，调用setName()会直接sel被hook掉， 走到底层objc_setPro这里去

在objc-781的源码里，对应的方法如上。

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copy修饰的 经过断点底层是调用的objc_storeStrong，

strong修饰的底层调用的也是objc_storeStrong，源码中看objc_storeStrong

void objc_storeStrong(id *location, id obj) {
    id prev = *location;
    if (obj == prev) {
        return;
    }
    objc_retain(obj); // 对新值retain
    *location = obj;
    objc_release(prev);// 对旧值的release
}

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而后在LLVM项目中搜索objc_storeStrong

在EmitARCStoreStrongCall方法里找到，再去找那里调用了这个方法， 在GenerateCopyHelperFunction方法里

在上边这个代码里， 有一个switch， 分好多种枚举BlockCaptureEntityKind状况， 针对strong和weak有不一样的处理

/// Represents a type of copy/destroy operation that should be performed for an
/// entity that's captured by a block.
enum class BlockCaptureEntityKind {
  CXXRecord, // Copy or destroy
  AddressDiscriminatedPointerAuth,
  ARCWeak,
  ARCStrong,
  NonTrivialCStruct,
  BlockObject, // Assign or release
  None
};
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• 若是是strong修饰，就会执行EmitARCStoreStrongCall方法

• 若是是weak修饰，就会执行EmitARCCopyWeak，在底层调用objc_initWeak

  /// void \@objc_copyWeak(i8** %dest, i8** %src)
  /// Disregards the current value in %dest. Essentially
  /// objc_release(objc_initWeak(dest, objc_readWeakRetained(src)))
  void CodeGenFunction::EmitARCCopyWeak(Address dst, Address src) {
    emitARCCopyOperation(*this, dst, src,
                         CGM.getObjCEntrypoints().objc_copyWeak,
                         llvm::Intrinsic::objc_copyWeak);
  }
  
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0x02 - 结论

1. copy和strong修饰的属性在底层编译是不同的，由编译器LLVM对全部属性做了优化处理， 其中copy是经过objc_setProperty赋值， strong是经过基地址(self)+偏移来赋值，（也就是指针偏移到成员变量所在的位置）而后还原成strong类型

// 源码c实现
static void _I_Teacher_setSex_(Teacher * self, SEL _cmd, NSString *sex) { (*(NSString **)((char *)self + OBJC_IVAR_$_Teacher$_sex)) = sex; } 
//-----------------------------------
// objc-781源码 
void objc_storeStrong(id *location, id obj) {
    id prev = *location;
    if (obj == prev) {
        return;
    }
    objc_retain(obj); // 对新值retain
    *location = obj;
    objc_release(prev);// 对旧值的release
}
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上边俩段代码作的功能是同样的，

2. strong和copy在底层调用objc_storeStrong， 本质都是对新值retain，对旧值release
3. weak在底层是调用的objc_initWeak

0x03 - 方法签名

编译器将每一个方法的返回值和参数类型编码为一个字符串， 并将其与方法的selector关联在一块儿， 可使用@encode编译器指令来获取它，给定一个类型，@encode返回这个类型的字符串编码，任何可使用sizeof()操做参数，均可以使用@encode

在Objective-C的源代码 c实现里，有这样的一些代码和符号， 打开经过clang -rewrite-objc main.m生成的main.cpp文件，

{{(struct objc_selector *)"name", "@16@0:8", (void *)_I_LGPerson_name},
	{(struct objc_selector *)"setName:", "v24@0:8@16", (void *)_I_LGPerson_setName_},
	{(struct objc_selector *)"name", "@16@0:8", (void *)_I_LGPerson_name},
	{(struct objc_selector *)"setName:", "v24@0:8@16", (void *)_I_LGPerson_setName_}}
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@16@0:8 ， v24@0:8@16等这些表明什么？能够经过Type Encodings - 官方文档这里来了解具体的知识

以v24@0:8@16为🌰例，

• v表明没有返回值
• 24表示总共占用的字节数
• @表示第一个参数id的类型是一个对象
• 0表示从0开始，占8个字节
• : 表示表明SEL第二个参数 从8开始，占8个字节
• @第三个@表明set方法到参数类型， 从16开始， 占8个，

一共是24个字节， 就是v24后边的总字节数

更多类型能够对应官网上到这个表。

0x03 - 属性的attribute

方法有编码类型， 属性也有编码类型

{{"sex","T@\"NSString\",&,N,V_sex"},
	{"other","T@\"NSString\",C,N,V_other"}}
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• T表示类型
• @表示变量类型
• &表示引用类型
• N表示是nonatomic
• V表示variable变量，也就是下划线的变量_sex
• c表示copy

参考地址Property Type and Functions

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