class_data_bits_t

由前面可知 ObjectClass.md

objc_class的真实定义实际的代码我们可以从 objc-runtime-new.h 中看到(中间代码省略)：

struct class_data_bits_t {

    // Values are the FAST_ flags above.
    uintptr_t bits;
private:
    bool getBit(uintptr_t bit)
    {
        return bits & bit;
    }

  ...
}

ObjC 中 class_data_bits_t 的结构体，其中只含有一个 64 位的 bits 用于存储与类有关的信息：

objc_class 结构体中的注释写到 class_data_bits_t 相当于 class_rw_t 指针加上 rr/alloc 的标志。

class_data_bits_t bits;    // class_rw_t * plus custom rr/alloc flags

为我们提供了便捷方法用于返回其中的 class_rw_t * 指针：

objc_class 中的 data 返回 class_rw_t 结构，此结构定义如下：

而class_rw_t是通过bits调用data方法得来的，来到data方法内部实现。我们可以看到，data函数内部仅仅对bits进行&FAST_DATA_MASK操作

将 bits 与 FAST_DATA_MASK 进行位运算，只取其中的 [3, 47] 位转换成 class_rw_t * 返回。

在 x86_64 架构上，Mac OS 只使用了其中的 47 位来为对象分配地址。而且由于地址要按字节在内存中按字节对齐，所以掩码的后三位都是 0。

因为 class_rw_t * 指针只存于第 [3, 47] 位，所以可以使用最后三位来存储关于当前类的其他信息：

#define FAST_IS_SWIFT           (1UL<<0)
#define FAST_HAS_DEFAULT_RR     (1UL<<1)
#define FAST_REQUIRES_RAW_ISA   (1UL<<2)
#define FAST_DATA_MASK          0x00007ffffffffff8UL

• isSwift()
  

  • FAST_IS_SWIFT 用于判断 Swift 类

• hasDefaultRR()
  

  • FAST_HAS_DEFAULT_RR 当前类或者父类含有默认的 retain/release/autorelease/retainCount/_tryRetain/_isDeallocating/retainWeakReference/allowsWeakReference 方法

• requiresRawIsa()
  

  • FAST_REQUIRES_RAW_ISA 当前类的实例需要 raw isa

所以调用初始化如下

// objc_class 中的 data() 方法
class_data_bits_t bits;

class_rw_t *data() {
   return bits.data();
}

// class_data_bits_t 中的 data() 方法
uintptr_t bits;

class_rw_t* data() {
   return (class_rw_t *)(bits & FAST_DATA_MASK);
}

而成员变量信息则是存储在class_ro_t内部中的，我们来到class_ro_t内查看。 class_rw_t 表示read write，class_ro_t 表示 read only。

class_rw_t 和 class_ro_t

ObjC 类中的属性、方法还有遵循的协议等信息都保存在 class_rw_t 中：

struct class_rw_t {
    uint32_t flags;
    uint32_t version;

    const class_ro_t *ro;

    method_array_t methods;
    property_array_t properties;
    protocol_array_t protocols;

    Class firstSubclass;
    Class nextSiblingClass;
};

其中还有一个指向常量的指针 ro，其中存储了当前类在编译期就已经确定的属性、方法以及遵循的协议。(如果是当前类有Category扩展，则新增的属性方法会放在 class_rw_t 的 methods 、properties 数组中，成为一个二维数组)

struct class_ro_t {
    uint32_t flags;
    uint32_t instanceStart;
    uint32_t instanceSize;
    uint32_t reserved;

    const uint8_t * ivarLayout;

    const char * name;
    method_list_t * baseMethodList;
    protocol_list_t * baseProtocols;
    const ivar_list_t * ivars;

    const uint8_t * weakIvarLayout;
    property_list_t *baseProperties;
};

在编译期间类的结构中的 class_data_bits_t *data 指向的是一个 class_ro_t * 指针：

然后在加载 ObjC 运行时的过程中在 realizeClass 方法中：

1. 从 class_data_bits_t 调用 data 方法，将结果从 class_rw_t 强制转换为 class_ro_t 指针
2. 初始化一个 class_rw_t 结构体
3. 设置结构体 ro 的值以及 flag
4. 最后设置正确的 data。

const class_ro_t *ro = (const class_ro_t *)cls->data();
class_rw_t *rw = (class_rw_t *)calloc(sizeof(class_rw_t), 1);
rw->ro = ro;
rw->flags = RW_REALIZED|RW_REALIZING;
cls->setData(rw);

下图是 realizeClass 方法执行过后的类所占用内存的布局

但是，在这段代码运行之后 class_rw_t 中的方法，属性以及协议列表均为空。这时需要 realizeClass 调用 methodizeClass 方法来将类自己实现的方法（包括分类）、属性和遵循的协议加载到 methods、 properties 和 protocols 列表中。

小结

1. 在内存中的位置是在编译期间决定的，在之后修改代码，也不会改变内存中的位置。
2. 类的方法、属性以及协议在编译期间存放到了“错误”的位置，直到 realizeClass 执行之后，才放到了 class_rw_t 指向的只读区域 class_ro_t，这样我们即可以在运行时为 class_rw_t 添加方法，也不会影响类的只读结构。
3. 在 class_ro_t 中的属性在运行期间就不能改变了，再添加方法时，会修改 class_rw_t 中的 methods 列表，而不是 class_ro_t 中的 baseMethods，

Reference

深入解析 ObjC 中方法的结构