OC底层原理12：copy & strong & weak底层分析

张建 lol
  2020-09-28 21:58:37 2020-09-28 21:58 Created   2023-04-22 11:06:46 2023-04-22 11:06 Updated      

前言

属性 通过 clang 编译的 cpp 文件中可以发现 copy & strong & weak 修饰， 在编译的底层代码中是有区别的

【补充知识】：Type Encoding & Property Type String

【Type encoding】：编码类型

获取 Type encoding 有两种方式：

【方式一】：通过 代码 获取

在 main.m 中添加添加函数方法：

  • ZJLog：打印结果描述
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#ifdef DEBUG
#define ZJLog(format, ...) printf("%s\n", [[NSString stringWithFormat:format, ## __VA_ARGS__] UTF8String]);
#else
#define ZJLog(format, ...);
#endif
  • zjTypes 函数：打印各种类型编码函数
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#pragma mark - 各种类型编码
void zjTypes(){
    NSLog(@"char --> %s",@encode(char));
    NSLog(@"int --> %s",@encode(int));
    NSLog(@"short --> %s",@encode(short));
    NSLog(@"long --> %s",@encode(long));
    NSLog(@"long long --> %s",@encode(long long));
    NSLog(@"unsigned char --> %s",@encode(unsigned char));
    NSLog(@"unsigned int --> %s",@encode(unsigned int));
    NSLog(@"unsigned short --> %s",@encode(unsigned short));
    NSLog(@"unsigned long --> %s",@encode(unsigned long long));
    NSLog(@"float --> %s",@encode(float));
    NSLog(@"bool --> %s",@encode(bool));
    NSLog(@"void --> %s",@encode(void));
    NSLog(@"char * --> %s",@encode(char *));
    NSLog(@"id --> %s",@encode(id));
    NSLog(@"Class --> %s",@encode(Class));
    NSLog(@"SEL --> %s",@encode(SEL));
    int array[] = {1,2,3};
    NSLog(@"int[] --> %s",@encode(typeof(array)));
    typedef struct person{
        char *name;
        int age;
    }Person;
    NSLog(@"struct --> %s",@encode(Person));
    
    typedef union union_type{
        char *name;
        int a;
    }Union;
    NSLog(@"union --> %s",@encode(Union));

    int a = 2;
    int *b = {&a};
    NSLog(@"int[] --> %s",@encode(typeof(b)));
}

我们在 main.m 函数中调用上面的函数

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int main(int argc, const char * argv[]) {
    @autoreleasepool {
        zjTypes();
        NSLog(@"Hello, World!");
    }
    return 0;
}

查看输出的打印结果：

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2020-10-17 14:45:23.857263+0800 001-类的属性与变量[24305:733568] char --> c
2020-10-17 14:45:23.857725+0800 001-类的属性与变量[24305:733568] int --> i
2020-10-17 14:45:23.857763+0800 001-类的属性与变量[24305:733568] short --> s
2020-10-17 14:45:23.857818+0800 001-类的属性与变量[24305:733568] long --> q
2020-10-17 14:45:23.857887+0800 001-类的属性与变量[24305:733568] long long --> q
2020-10-17 14:45:23.857936+0800 001-类的属性与变量[24305:733568] unsigned char --> C
2020-10-17 14:45:23.857965+0800 001-类的属性与变量[24305:733568] unsigned int --> I
2020-10-17 14:45:23.857989+0800 001-类的属性与变量[24305:733568] unsigned short --> S
2020-10-17 14:45:23.858012+0800 001-类的属性与变量[24305:733568] unsigned long --> Q
2020-10-17 14:45:23.858065+0800 001-类的属性与变量[24305:733568] float --> f
2020-10-17 14:45:23.858105+0800 001-类的属性与变量[24305:733568] bool --> B
2020-10-17 14:45:23.858143+0800 001-类的属性与变量[24305:733568] void --> v
2020-10-17 14:45:23.858172+0800 001-类的属性与变量[24305:733568] char * --> *
2020-10-17 14:45:23.858196+0800 001-类的属性与变量[24305:733568] id --> @
2020-10-17 14:45:23.858222+0800 001-类的属性与变量[24305:733568] Class --> #
2020-10-17 14:45:23.862415+0800 001-类的属性与变量[24305:733568] SEL --> :
2020-10-17 14:45:23.862459+0800 001-类的属性与变量[24305:733568] int[] --> [3i]
2020-10-17 14:45:23.862516+0800 001-类的属性与变量[24305:733568] struct --> {person=*i}
2020-10-17 14:45:23.862591+0800 001-类的属性与变量[24305:733568] union --> (union_type=*i)
2020-10-17 14:45:23.862647+0800 001-类的属性与变量[24305:733568] int[] --> ^i

【方式二】：查看官方文档

Type Encoding-官方文档

【结论】：

由上面的结果我们可知：

  • 每一个 变量类型 都对应一个 编码类型，如 char -> c 等等。

【Property Type String】：属性类型编码

属性类型编码可以通过下面的官方文档学习：

Property Type String-官方文档

我们前面学习了，属性 通过 clang 编译 cpp 后，会生成对应的 成员变量、方法列表 、属性列表，如下:

【方法列表】：

【属性列表】：

【成员变量列表】：

方法列表中@16@0:8 到底是什么意思？

  • 以 @16@0:8 为例:

    • 第一个参数@：返回值
    • 第二个参数16：共用16字节
    • 第三个参数@：第一个参数
    • 第四个参数0：从0开始（0~8）
    • 第五个参数 ：号：sel 从 8 号位置开始
    • 第六个参数8：从8开始（8~16）

属性列表中 "name","T@\"NSString\",&,N,V_name" 是什么意思？

  • 以 "name","T@\"NSString\",&,N,V_name" 为例：

    • T 表示 type
    • @ 表示 变量类型
    • C 表示 copy
    • N 表示 nonatomic
    • V 表示 variable 变量，即下划线变量 _nickName

copy & strong & weak 底层分析

  • 在 ZJPerson 中声明两个属性 nickName 和 name ,分别用 copy 和 strong 修饰
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@interface ZJPerson : NSObject
@property (nonatomic, copy) NSString *nickName;
@property (nonatomic, strong) NSString *name;
@end
  • 通过 clang 将 main.m 文件编译成 main.cpp,然后发现 copy 和 strong 修饰的属性的 set方法 是有区别的，如下图：

这里就有了疑问，为什么 copy 修饰的 nickName属性 使用了 objc_setProperty ，而 strong 的没有？

想要分析 copy 和 strong 在底层是如何实现的，需要分析 LLVM源码

下载好 LLVM源码 后，在 LLVM 中搜索 objc_setProperty ，找到如下所示的 getOptimizedSetPropertyFn 方法中：

由上图可以看出:

  • 如果是 atomic & copy 修饰，name 为 objc_setProperty_atomic_copy

  • 如果是 atomic & !copy 修饰，name 为 objc_setProperty_atomic

  • 如果是 nonatomic & copy 修饰，name 为 objc_setProperty_nonatomic_copy

  • 其他剩余的组合，即 nonatomic、nonatomic & strong、nonatomic & weak 等，name 为 objc_setProperty_nonatomic

我们可以通过 汇编调试 查看最终到底会执行哪个命令：

我们发现 不管是 copy修饰 还是 strong修饰 还是 weak修饰 的属性，最终都会执行 objc_storeStrong

  • objc4源码 中搜索 objc_storeStrong，如下：
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void
objc_storeStrong(id *location, id obj)
{
    id prev = *location;
    if (obj == prev) {
        return;
    }
    objc_retain(obj); // retain新值
    *location = obj;
    objc_release(prev); // release旧值
}

主要也是 retain新值，release旧值

  • 回到 LLVM 源码中搜索 objc_storeStrong，我们发现其底层调用的是 EmitARCStoreStrongCall ，如下图：

  • LLVM 中搜索 EmitARCStoreStrongCall 方法，在GenerateCopyHelperFunction 方法有调用，然后在这里发现了 strong 和 weak 的不同处理

  • Post title：OC底层原理12：copy & strong & weak底层分析
  • Post author：张建
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