objective-c - Objective-C 运行时如何检索类和方法的列表？

Question

如果我得到以下 Objective-C 源文件：

// test.m
#import <objc/Object.h>

@interface MySuperClass: Object {

}
-(void) myMessage1;
@end

@implementation MySuperClass
-(void) myMessage1 {

}
@end

@interface MyClass: MySuperClass {

}
-(void) myMessage2;
@end

@implementation MyClass
-(void) myMessage2 {

}
@end

int main() {

    return 0;
}

并尝试从中生成一个汇编文件clang -fobjc-nonfragile-abi -fnext-runtime -S test.m，我得到以下汇编代码：

    .file   "test.m"
    .text
    .align  16, 0x90
    .type   _2D__5B_MySuperClass_20_myMessage1_5D_,@function
_2D__5B_MySuperClass_20_myMessage1_5D_: # @"\01-[MySuperClass myMessage1]"
.Ltmp0:
    .cfi_startproc
# BB#0:
    movq    %rdi, -8(%rsp)
    movq    %rsi, -16(%rsp)
    ret
.Ltmp1:
    .size   _2D__5B_MySuperClass_20_myMessage1_5D_, .Ltmp1-_2D__5B_MySuperClass_20_myMessage1_5D_
.Ltmp2:
    .cfi_endproc
.Leh_func_end0:

    .align  16, 0x90
    .type   _2D__5B_MyClass_20_myMessage2_5D_,@function
_2D__5B_MyClass_20_myMessage2_5D_:      # @"\01-[MyClass myMessage2]"
.Ltmp3:
    .cfi_startproc
# BB#0:
    movq    %rdi, -8(%rsp)
    movq    %rsi, -16(%rsp)
    ret
.Ltmp4:
    .size   _2D__5B_MyClass_20_myMessage2_5D_, .Ltmp4-_2D__5B_MyClass_20_myMessage2_5D_
.Ltmp5:
    .cfi_endproc
.Leh_func_end1:

    .globl  main
    .align  16, 0x90
    .type   main,@function
main:                                   # @main
.Ltmp6:
    .cfi_startproc
# BB#0:
    movl    $0, %eax
    movl    $0, -4(%rsp)
    ret
.Ltmp7:
    .size   main, .Ltmp7-main
.Ltmp8:
    .cfi_endproc
.Leh_func_end2:

    .type   L_OBJC_CLASS_NAME_,@object # @"\01L_OBJC_CLASS_NAME_"
    .section    "__TEXT,__objc_classname,cstring_literals","aw",@progbits
L_OBJC_CLASS_NAME_:
    .asciz   "MySuperClass"
    .size   L_OBJC_CLASS_NAME_, 13

    .type   l_OBJC_METACLASS_RO_$_MySuperClass,@object # @"\01l_OBJC_METACLASS_RO_$_MySuperClass"
    .section    "__DATA, __objc_const","aw",@progbits
    .align  8
l_OBJC_METACLASS_RO_$_MySuperClass:
    .long   1                       # 0x1
    .long   40                      # 0x28
    .long   40                      # 0x28
    .zero   4
    .quad   0
    .quad   L_OBJC_CLASS_NAME_
    .quad   0
    .quad   0
    .quad   0
    .quad   0
    .quad   0
    .size   l_OBJC_METACLASS_RO_$_MySuperClass, 72

    .type   OBJC_METACLASS_$_MySuperClass,@object # @"OBJC_METACLASS_$_MySuperClass"
    .section    "__DATA, __objc_data","aw",@progbits
    .globl  OBJC_METACLASS_$_MySuperClass
    .align  8
OBJC_METACLASS_$_MySuperClass:
    .quad   OBJC_METACLASS_$_Object
    .quad   OBJC_METACLASS_$_Object
    .quad   _objc_empty_cache
    .quad   _objc_empty_vtable
    .quad   l_OBJC_METACLASS_RO_$_MySuperClass
    .size   OBJC_METACLASS_$_MySuperClass, 40

    .type   L_OBJC_METH_VAR_NAME_,@object # @"\01L_OBJC_METH_VAR_NAME_"
    .section    "__TEXT,__objc_methname,cstring_literals","aw",@progbits
L_OBJC_METH_VAR_NAME_:
    .asciz   "myMessage1"
    .size   L_OBJC_METH_VAR_NAME_, 11

    .type   L_OBJC_METH_VAR_TYPE_,@object # @"\01L_OBJC_METH_VAR_TYPE_"
    .section    "__TEXT,__objc_methtype,cstring_literals","aw",@progbits
L_OBJC_METH_VAR_TYPE_:
    .asciz   "v16@0:8"
    .size   L_OBJC_METH_VAR_TYPE_, 8

    .type   l_OBJC_$_INSTANCE_METHODS_MySuperClass,@object # @"\01l_OBJC_$_INSTANCE_METHODS_MySuperClass"
    .section    "__DATA, __objc_const","aw",@progbits
    .align  8
l_OBJC_$_INSTANCE_METHODS_MySuperClass:
    .long   24                      # 0x18
    .long   1                       # 0x1
    .quad   L_OBJC_METH_VAR_NAME_
    .quad   L_OBJC_METH_VAR_TYPE_
    .quad   _2D__5B_MySuperClass_20_myMessage1_5D_
    .size   l_OBJC_$_INSTANCE_METHODS_MySuperClass, 32

    .type   l_OBJC_CLASS_RO_$_MySuperClass,@object # @"\01l_OBJC_CLASS_RO_$_MySuperClass"
    .align  8
l_OBJC_CLASS_RO_$_MySuperClass:
    .long   0                       # 0x0
    .long   8                       # 0x8
    .long   8                       # 0x8
    .zero   4
    .quad   0
    .quad   L_OBJC_CLASS_NAME_
    .quad   l_OBJC_$_INSTANCE_METHODS_MySuperClass
    .quad   0
    .quad   0
    .quad   0
    .quad   0
    .size   l_OBJC_CLASS_RO_$_MySuperClass, 72

    .type   OBJC_CLASS_$_MySuperClass,@object # @"OBJC_CLASS_$_MySuperClass"
    .section    "__DATA, __objc_data","aw",@progbits
    .globl  OBJC_CLASS_$_MySuperClass
    .align  8
OBJC_CLASS_$_MySuperClass:
    .quad   OBJC_METACLASS_$_MySuperClass
    .quad   OBJC_CLASS_$_Object
    .quad   _objc_empty_cache
    .quad   _objc_empty_vtable
    .quad   l_OBJC_CLASS_RO_$_MySuperClass
    .size   OBJC_CLASS_$_MySuperClass, 40

    .type   L_OBJC_CLASS_NAME_1,@object # @"\01L_OBJC_CLASS_NAME_1"
    .section    "__TEXT,__objc_classname,cstring_literals","aw",@progbits
L_OBJC_CLASS_NAME_1:
    .asciz   "MyClass"
    .size   L_OBJC_CLASS_NAME_1, 8

    .type   l_OBJC_METACLASS_RO_$_MyClass,@object # @"\01l_OBJC_METACLASS_RO_$_MyClass"
    .section    "__DATA, __objc_const","aw",@progbits
    .align  8
l_OBJC_METACLASS_RO_$_MyClass:
    .long   1                       # 0x1
    .long   40                      # 0x28
    .long   40                      # 0x28
    .zero   4
    .quad   0
    .quad   L_OBJC_CLASS_NAME_1
    .quad   0
    .quad   0
    .quad   0
    .quad   0
    .quad   0
    .size   l_OBJC_METACLASS_RO_$_MyClass, 72

    .type   OBJC_METACLASS_$_MyClass,@object # @"OBJC_METACLASS_$_MyClass"
    .section    "__DATA, __objc_data","aw",@progbits
    .globl  OBJC_METACLASS_$_MyClass
    .align  8
OBJC_METACLASS_$_MyClass:
    .quad   OBJC_METACLASS_$_Object
    .quad   OBJC_METACLASS_$_MySuperClass
    .quad   _objc_empty_cache
    .quad   _objc_empty_vtable
    .quad   l_OBJC_METACLASS_RO_$_MyClass
    .size   OBJC_METACLASS_$_MyClass, 40

    .type   L_OBJC_METH_VAR_NAME_2,@object # @"\01L_OBJC_METH_VAR_NAME_2"
    .section    "__TEXT,__objc_methname,cstring_literals","aw",@progbits
L_OBJC_METH_VAR_NAME_2:
    .asciz   "myMessage2"
    .size   L_OBJC_METH_VAR_NAME_2, 11

    .type   l_OBJC_$_INSTANCE_METHODS_MyClass,@object # @"\01l_OBJC_$_INSTANCE_METHODS_MyClass"
    .section    "__DATA, __objc_const","aw",@progbits
    .align  8
l_OBJC_$_INSTANCE_METHODS_MyClass:
    .long   24                      # 0x18
    .long   1                       # 0x1
    .quad   L_OBJC_METH_VAR_NAME_2
    .quad   L_OBJC_METH_VAR_TYPE_
    .quad   _2D__5B_MyClass_20_myMessage2_5D_
    .size   l_OBJC_$_INSTANCE_METHODS_MyClass, 32

    .type   l_OBJC_CLASS_RO_$_MyClass,@object # @"\01l_OBJC_CLASS_RO_$_MyClass"
    .align  8
l_OBJC_CLASS_RO_$_MyClass:
    .long   0                       # 0x0
    .long   8                       # 0x8
    .long   8                       # 0x8
    .zero   4
    .quad   0
    .quad   L_OBJC_CLASS_NAME_1
    .quad   l_OBJC_$_INSTANCE_METHODS_MyClass
    .quad   0
    .quad   0
    .quad   0
    .quad   0
    .size   l_OBJC_CLASS_RO_$_MyClass, 72

    .type   OBJC_CLASS_$_MyClass,@object # @"OBJC_CLASS_$_MyClass"
    .section    "__DATA, __objc_data","aw",@progbits
    .globl  OBJC_CLASS_$_MyClass
    .align  8
OBJC_CLASS_$_MyClass:
    .quad   OBJC_METACLASS_$_MyClass
    .quad   OBJC_CLASS_$_MySuperClass
    .quad   _objc_empty_cache
    .quad   _objc_empty_vtable
    .quad   l_OBJC_CLASS_RO_$_MyClass
    .size   OBJC_CLASS_$_MyClass, 40

    .type   L_OBJC_LABEL_CLASS_$,@object # @"\01L_OBJC_LABEL_CLASS_$"
    .section    "__DATA, __objc_classlist, regular, no_dead_strip","aw",@progbits
    .align  8
L_OBJC_LABEL_CLASS_$:
    .quad   OBJC_CLASS_$_MySuperClass
    .quad   OBJC_CLASS_$_MyClass
    .size   L_OBJC_LABEL_CLASS_$, 16

    .type   L_OBJC_IMAGE_INFO,@object # @"\01L_OBJC_IMAGE_INFO"
    .section    "__DATA, __objc_imageinfo, regular, no_dead_strip","a",@progbits
    .align  4
L_OBJC_IMAGE_INFO:
    .long   0                       # 0x0
    .long   16                      # 0x10
    .size   L_OBJC_IMAGE_INFO, 8


    .section    ".note.GNU-stack","",@progbits

我的问题是：必须链接test.o才能成功创建可执行文件的 Objective-C 运行时库如何检索方法列表以创建例如 vtable？是否可以使用.section ..., @function,.section ..., @object或.section ..., @progbits汇编指令来获取此信息，至少在链接时？

score 22 · Accepted Answer

编译器、链接器和运行时协同工作。

首先，编译器解析每个类的源代码并发出指令，如.long、.zero和.quad描述类的实例变量、属性、选择器和方法。汇编器将这些指令转换为原始数据。

数据采用运行时可以理解的格式。例如，从 symbol 开始的数据OBJC_CLASS_$_MyClass与运行时的布局相匹配struct class_t（在中定义objc-runtime-new.h）。symbol 处的数据l_OBJC_CLASS_RO_$_MyClass与运行时的布局相匹配struct class_ro_t（尽管大多数字段为 0，因为运行时在加载类时会更新它们）。struct class_ro_t有一个类型为的baseMethods字段method_list_t *，在这种情况下l_OBJC_CLASS_RO_$_MyClass被初始化为l_OBJC_$_INSTANCE_METHODS_MyClass。在l_OBJC_$_INSTANCE_METHODS_MyClass您会发现数据的布局类似于 a struct method_list_t，它以 - 数组结尾，struct method_t用于类中的每个方法。在您的示例中，这不是很有趣，因为您的每个类只有一个方法。

编译器使用.section指令告诉链接器如何将数据块组合在一起。例如，所有的struct class_t块将被放在一个名为__objc_classlist. 这样，运行时只需查找名为的部分__objc_classlist，然后将整个部分作为struct class_t. 看看里面的GETSECT宏objc-file.mm。

链接器安排函数_objc_init(in objc-os.mm) 在进程生命周期的早期运行，即 before main。该_objc_init函数向动态加载程序注册一些回调。特别是，它告诉加载程序调用map_images（in objc-runtime-new.mm），它调用map_images_nolock，最终调用_read_images。该_read_images函数实际上解析编译器发出的那些数据块，并将它们转换为objc_msgSend用于实际向对象发送消息的数据结构。

您可以下载 Mac OS X 10.8 Objective-C 运行时源代码的存档以了解更多信息。此存档还包含 iOS/ARM（甚至 Windows！）的源文件，尽管它可能与任何版本的 iOS不完全对应。

score 0 · Accepted Answer

并不是运行时知道如何读取您的程序，而是 objc 前端将代码库转换为使用运行时。

objective-c - Objective-C 运行时如何检索类和方法的列表？

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