你要知道的@property都在这里
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上一篇文章iOS @property探究(一)：基础详解介绍了@property的基本原理和使用方法，以及相关修饰符详解。
本文将会深入底层探究@property的本质。
在进入正题之前，先介绍一个clang编译器的命令
clang -rewrite-objc main.m
这个命令用于clang重写.m文件为.cpp文件。
@property深入代码理解
我们都知道
@property = ivar + getter + setter
ivar就是实例变量，编译器会帮我们自动生成名字为'_属性名'这样的实例变量，同时也会自动生成getter和setter方法。
有如下代码
#import <Foundation/Foundation.h>
@interface Person : NSObject
@property (nonatomic, copy) NSString* cjmName;
@property (nonatomic, assign) NSUInteger cjmAge;
@end
@implementation Person
@synthesize cjmName = _cjmName;
@synthesize cjmAge = _cjmAge;
@end
int main(int argc, const char * argv[]) {
@autoreleasepool {
Person *p = [[Person alloc] init];
p.cjmName = @"JIaming Chen";
p.cjmAge = 22;
}
return 0;
}
使用上述命令后生成的.cpp文件中可以查找到如下部分的代码
#ifndef _REWRITER_typedef_Person
#define _REWRITER_typedef_Person
typedef struct objc_object Person;
typedef struct {} _objc_exc_Person;
#endif
extern "C" unsigned long OBJC_IVAR_$_Person$_cjmName;
extern "C" unsigned long OBJC_IVAR_$_Person$_cjmAge;
struct Person_IMPL {
struct NSObject_IMPL NSObject_IVARS;
NSString *_cjmName;
NSUInteger _cjmAge;
};
// @property (nonatomic, copy) NSString* cjmName;
// @property (nonatomic, assign) NSUInteger cjmAge;
/* @end */
// @implementation Person
// @synthesize cjmName = _cjmName;
static NSString * _I_Person_cjmName(Person * self, SEL _cmd) { return (*(NSString **)((char *)self + OBJC_IVAR_$_Person$_cjmName)); }
extern "C" __declspec(dllimport) void objc_setProperty (id, SEL, long, id, bool, bool);
static void _I_Person_setCjmName_(Person * self, SEL _cmd, NSString *cjmName) { objc_setProperty (self, _cmd, __OFFSETOFIVAR__(struct Person, _cjmName), (id)cjmName, 0, 1); }
// @synthesize cjmAge = _cjmAge;
static NSUInteger _I_Person_cjmAge(Person * self, SEL _cmd) { return (*(NSUInteger *)((char *)self + OBJC_IVAR_$_Person$_cjmAge)); }
static void _I_Person_setCjmAge_(Person * self, SEL _cmd, NSUInteger cjmAge) { (*(NSUInteger *)((char *)self + OBJC_IVAR_$_Person$_cjmAge)) = cjmAge; }
// @end
int main(int argc, const char * argv[]) {
/* @autoreleasepool */ { __AtAutoreleasePool __autoreleasepool;
Person *p = ((Person *(*)(id, SEL))(void *)objc_msgSend)((id)((Person *(*)(id, SEL))(void *)objc_msgSend)((id)objc_getClass("Person"), sel_registerName("alloc")), sel_registerName("init"));
((void (*)(id, SEL, NSString *))(void *)objc_msgSend)((id)p, sel_registerName("setCjmName:"), (NSString *)&__NSConstantStringImpl__var_folders_1f_dz4kq57d4b19s4tfmds1mysh0000gn_T_main_4b2631_mi_0);
((void (*)(id, SEL, NSUInteger))(void *)objc_msgSend)((id)p, sel_registerName("setCjmAge:"), (NSUInteger)22);
}
return 0;
}
以上代码就是编译器为我们生成的C代码，现在一一讲解几个比较重要的部分。
typedef struct objc_object Person;
编译器将struct objc_object重命名为我们自定义的Person类，struct objc_object结构体只有一个类型为Class的isa指针变量
/// Represents an instance of a class.
struct objc_object {
Class isa OBJC_ISA_AVAILABILITY;
};
而这个Class就代表类对象。
/// An opaque type that represents an Objective-C class.
typedef struct objc_class *Class;
struct objc_class {
Class isa OBJC_ISA_AVAILABILITY;
/#if !__OBJC2__
Class super_class OBJC2_UNAVAILABLE;
const char *name OBJC2_UNAVAILABLE;
long version OBJC2_UNAVAILABLE;
long info OBJC2_UNAVAILABLE;
long instance_size OBJC2_UNAVAILABLE;
struct objc_ivar_list *ivars OBJC2_UNAVAILABLE;
struct objc_method_list **methodLists OBJC2_UNAVAILABLE;
struct objc_cache *cache OBJC2_UNAVAILABLE;
struct objc_protocol_list *protocols OBJC2_UNAVAILABLE;
#endif
} OBJC2_UNAVAILABLE;
（由于篇幅问题，本文不详细讲解OC类的实现细节，如有兴趣可以参考iOS 深入代码理解类对象）你只需要知道这个Person就是我们创建的类对象就好了，这个类对象包含了Person类所需的所有东西，包括属性、方法列表、版本号等一系列信息。
接下来的
extern "C" unsigned long OBJC_IVAR_$_Person$_cjmName;
extern "C" unsigned long OBJC_IVAR_$_Person$_cjmAge;
定义了两个unsigned long类型的变量，这两个变量代表一个偏移量，值这两个实例变量在内存中存储的偏移量，通过这两个值就能够在内存中定位到这两个实例变量的位置。
这两个值是运行时计算出偏移量硬编码(hard code)写入的，这样的好处在于，如果你使用了一个库，这个库的类定义比较旧，而链接的代码使用的是版本较新的代码，增加了几个实例变量，你的程序运行时也不会报错，因为偏移量是通过运行时计算出来的，仍旧能够找到相应的位置。如果不使用合成存取方法定义实例变量而使用手工的方式创建，这个偏移量就是编译器计算出硬编码写到代码中的，如果类定义和链接库的版本不一致则可能发生指针错误，因此鼓励大家尽量都使用合成存取方法。
struct Person_IMPL {
struct NSObject_IMPL NSObject_IVARS;
NSString *_cjmName;
NSUInteger _cjmAge;
};
该结构体就是Person类实现，struct NSObject_IMPL结构体只有一个Class isa结构体指针变量，指向类对象，用于获取Person类的方法列表、实例变量列表、属性列表、版本等信息。可以看出，在底层代码中编译器帮我们自动生成了名为_cjmName和_cjmAge的两个实例变量，如果我们修改@synthesize cjmName = _cjmName为其他名称则这列会生成相应名称的实例变量。
static NSString * _I_Person_cjmName(Person * self, SEL _cmd) { return (*(NSString **)((char *)self + OBJC_IVAR_$_Person$_cjmName)); }
这句代码就是属性cjmName的getter方法，可以看出，使用了OBJC_IVAR_$_Person$_cjmName偏移量来计算实例变量的存储位置并返回。
extern "C" __declspec(dllimport) void objc_setProperty (id, SEL, long, id, bool, bool);
static void _I_Person_setCjmName_(Person * self, SEL _cmd, NSString *cjmName) {
objc_setProperty (self, _cmd, __OFFSETOFIVAR__(struct Person, _cjmName), (id)cjmName, 0, 1);
}
这两句代码是属性cjmName的setter方法，使用__OFFSETOFIVAR__(TYPE, MEMBER)宏定义来计算偏移量，上文指的偏移量都是通过该宏定义计算而来，计算出偏移量后使用objc_setProperty来设置实例变量_cjmName的值。
将属性cjmName的修饰符改为strong后再次查看重写的setter代码:
static void _I_Person_setCjmName_(Person * self, SEL _cmd, NSString *cjmName) {
(*(NSString **)((char *)self + OBJC_IVAR_$_Person$_cjmName)) = cjmName;
}
与上文代码相比发现，没有声明objc_setProperty方法也没有使用该方法，而是直接计算出实例变量的偏移量后将指针赋给实例变量。由此就可以看出修饰符copy和strong底层代码的区别。
同样的可以将修饰符改为assign、unsafe_unretained、weak来查看生成的代码，结果都同Strong一致，这就解释了底层代码是如何copy实例变量的。
再来看看以下几个结构体:
struct _ivar_t {
unsigned long int *offset; // pointer to ivar offset location
const char *name;
const char *type;
unsigned int alignment;
unsigned int size;
};
static struct /*_ivar_list_t*/ {
unsigned int entsize; // sizeof(struct _prop_t)
unsigned int count;
struct _ivar_t ivar_list[2];
} _OBJC_$_INSTANCE_VARIABLES_Person __attribute__ ((used, section ("__DATA,__objc_const"))) = {
sizeof(_ivar_t),
2,
{{(unsigned long int *)&OBJC_IVAR_$_Person$_cjmName, "_cjmName", "@\"NSString\"", 3, 8},
{(unsigned long int *)&OBJC_IVAR_$_Person$_cjmAge, "_cjmAge", "Q", 3, 8}}
};
struct _ivar_t结构体表示每一个实例变量，记录了偏移值、名称、类型、对齐方式和大小，用于描述每一个实例变量。
struct _ivar_list_t结构体表示类的实例变量列表，记录了实例变量的大小、个数、以及每一个实例变量描述。
我们每在类中加入一个属性，编译器都会在_ivar_list_t变量中加入一个_ivar_t的实例变量描述。
struct _objc_method {
struct objc_selector * _cmd;
const char *method_type;
void *_imp;
};
static struct /*_method_list_t*/ {
unsigned int entsize; // sizeof(struct _objc_method)
unsigned int method_count;
struct _objc_method method_list[4];
} _OBJC_$_INSTANCE_METHODS_Person __attribute__ ((used, section ("__DATA,__objc_const"))) = {
sizeof(_objc_method),
4,
{{(struct objc_selector *)"cjmName", "@16@0:8", (void *)_I_Person_cjmName},
{(struct objc_selector *)"setCjmName:", "v24@0:8@16", (void *)_I_Person_setCjmName_},
{(struct objc_selector *)"cjmAge", "Q16@0:8", (void *)_I_Person_cjmAge},
{(struct objc_selector *)"setCjmAge:", "v24@0:8Q16", (void *)_I_Person_setCjmAge_}}
};
struct _objc_method结构体描述了每一个实例方法，包括一个SEL类型的指针、方法类型和方法实现。
struct _method_list_t结构体表示类的实例方法列表，记录了每一个实例方法的大小、实例方法个数以及具体的实例方法描述，每加入一个属性则会在_method_list_t中增加setter与getter方法的描述。
struct _prop_t {
const char *name;
const char *attributes;
};
static struct /*_prop_list_t*/ {
unsigned int entsize; // sizeof(struct _prop_t)
unsigned int count_of_properties;
struct _prop_t prop_list[2];
} _OBJC_$_PROP_LIST_Person __attribute__ ((used, section ("__DATA,__objc_const"))) = {
sizeof(_prop_t),
2,
{{"cjmName","T@\"NSString\",C,N,V_cjmName"},
{"cjmAge","TQ,N,V_cjmAge"}}
};
struct _prop_t结构体描述了每一个属性，包括名称和属性值。
struct _prop_list_t结构体表示属性列表，记录了每一个属性的大小、属性个数以及具体的属性描述，每加入一个属性则会在_prop_list_t中增加_prop_t属性描述。
从结构体中的值不难看出，属性描述中的T@表示是类型对象后接类型名称，C表示copy，N表示nonatomic，V_cjmName表示实例变量。
总结
通过上述代码我们可以看出编译器对@property的处理方法，以及几种修饰符的实现方式。也能够对其有一个更深入的理解。
备注
由于作者水平有限，难免出现纰漏，如有问题还请不吝赐教。
