iOS底层原理14：类的加载原理(上)｜ 8月更文挑战

iOS 应用程序中类的加载原理

作为一名 iOS 开发者，深入了解系统底层原理至关重要。这让我们得以探索 iOS 内部运作机制，编写更强大、更优化的应用程序。在本文中，我们将揭秘 iOS 中类的加载原理，深入探讨 dyld 和 objc_init 函数在其中扮演的关键角色。

dyld 的加载流程

当一个 iOS 应用程序启动时，动态链接器 (dyld) 会负责加载应用程序的二进制可执行文件和动态链接库 (dylib)。

1. 初始化环境变量： dyld 首先初始化环境变量，例如 __progname 和 __argc，以便应用程序可以使用这些变量。

2. 加载和执行动态链接器： 然后，dyld 加载并执行它本身，这是一个负责加载应用程序代码的特殊二进制文件。

3. 加载 main 函数： dyld 接着加载应用程序的 main 函数，它是应用程序的入口点。

4. 执行 main 函数： dyld 执行 main 函数，它会执行应用程序的初始化代码，例如设置 argc 和 argv 参数。

Objective-C 类的加载

在 Objective-C 应用程序中，类的加载过程涉及以下步骤：

1. 入口函数：objc_init

Objective-C 类的加载是从 objc_init 函数开始的。

2. 注册类：

objc_init 遍历 dyld_registered_classes 列表，并为每个注册的类调用 objc_registerClassPair 函数，注册类到 Objective-C 运行时。

3. 加载类和方法实现：

objc_registerClassPair 函数调用 objc_loadMethodList 和 objc_loadClass 函数来加载类的实现和方法列表。

4. 解析方法实现：

objc_loadMethodList 函数解析类的 .m 文件并生成方法实现。

5. 加载类元数据：

objc_loadClass 函数加载类的元数据，例如类名、父类和实例大小。

6. 创建类对象：

对于每个类，objc_init 函数创建一个类对象，它包含类元数据和指向类方法的指针。

7. 初始化类层次结构：

objc_init 函数初始化类层次结构，设置父类和子类之间的关系。

8. 创建顶级类：

objc_init 函数创建顶级类，它是所有其他类的根类。

结论

类的加载过程是 iOS 应用程序启动的关键步骤之一。通过理解 dyld 和 objc_init 函数的作用，我们深入了解了类的加载原理。这为我们优化应用程序性能、解决潜在问题和探索 Objective-C 运行时的奥秘奠定了坚实的基础。

常见问题解答

1. 什么是 dyld？

dyld 是 iOS 系统中的动态链接器，负责加载应用程序的二进制可执行文件和动态链接库。

2. Objective-C 中类的加载是如何启动的？

类的加载是从 objc_init 函数开始的，该函数负责注册类、加载实现和元数据，以及创建类对象和初始化类层次结构。

3. Objective-C 中如何加载类的方法实现？

objc_loadMethodList 函数解析类的 .m 文件并生成方法实现。

4. 什么是类对象？

类对象包含类元数据和指向类方法的指针，它用于实例化对象并调用类方法。

5. 类的加载过程如何影响应用程序的性能？

优化的类加载过程可以减少应用程序启动时间和内存占用。通过了解类的加载原理，我们可以优化应用程序的性能。

代码示例

以下代码示例展示了 Objective-C 中类加载的简单过程：

// 注册类
objc_registerClassPair(objc_getClass("NSObject"));

// 加载类实现
objc_loadMethodList(__cls, _class.methods);

// 加载类元数据
objc_loadClass(__cls);