深入了解Swift

swift是蘋果新的程式語言，很多人都認為它可以「替換」objective-c，但事實卻並非如此。我花了一些時間對swift執行時和二進位制檔案進行了逆向工程，不過（不過表轉折，可去掉）發現了很多有趣的事。總結起來就是：swift是沒有訊息機制的objective-c。

物件導向

不管你信不信，swift物件實際上是objective-c物件。在mach-o二進位制檔案中可以發現__objc_classlist部分包含了每個類的二進位制資料，結構類似：

struct objc_class ;

（注：所有的結構都是在64位機器上編譯）

注意資料入口，它指向乙個列出了類的方法、例項變數以及協議等等的結構。通常情況下，資料是8個位元組對齊的。然而，在swift的類中，最後乙個資料將只占有1個位元組。

類

swift類的實際結構有點奇怪。swift類沒有類似於objective-c的方法，這點會在後面說明。swift類中變數被儲存為乙個例項變數。在swift中利用getter和setter方法修改這個例項變數的值（譯者注：此處的getter和setter並不實際存在，只是抽象為例項變數的訪問和修改入口，是一種規範，在下文中不對getter和setter進行特別翻譯）。奇怪的是，swift類的例項變數其實是沒有型別編碼。通常應該指向型別編碼的指標為null，這想必是因為objective-c的執行時不會親自去處理swift變數。

繼承

正如你所期望的那樣，swift同樣擁有類的繼承與派生。比如，在swift中,shape(形狀)的子類square(方形)在objective-c類中同樣是shape的子類。然而，如果swift中的類沒有父類會怎樣？

例如：

class

shape

在這種情況下，shape類是乙個swiftobject的子類。而類swiftobject是乙個類似於objective-c中nsobject這樣的乙個基類。它沒有父類，這意味著isa變數指向其本身。其目的是利用swift執行時方法處理像分配和釋放記憶體這樣的事，而不是標準的objective-c執行時。比如說，改為- (void)retain不是呼叫objc_retain，而是呼叫swift_retain

類方法

就像我前面提到的，swift物件的類沒有方法。相反，他們使用像c++一樣的函式、過載以及其他替代。這可能是為什麼swift要比objective-c快得多；這裡不怎麼需要用objc_msgsend來尋找和呼叫方法的實現。

在objective-c中，方法實現類似這樣：

type method(id self, sel _cmd, id arg1, id arg2, ...)

swift方法是非常相似的，但稍有不同的是引數布局，self只能作為最後乙個引數傳遞，這裡沒有選擇器。

type method(id arg1, id arg2, ..., id self)

虛函式表

就像在c++一樣，swift的類有乙個虛函式表，在虛表裡列出了類中的方法。它位於二進位制的資料後面，看起來像這樣：

struct swift_vtable_header

這裡需要說明的是，swift類的虛函式表只能當它在編譯時可見的情況下使用。否則將會報錯。

name mangling（命名重整）

swift在各自的標誌中儲存元資料的函式（以及更多），這就是所謂的name mangling。該元資料報括函式名，屬性、模組名稱，引數型別，返回型別等等。

class
shape 
}

以此為例：******descriptio方法改編（過載）的名字是_tfc9swifttest5shape17******descriptionfs0_ft_si。這裡分解下：

t–所有swift符號的字首。所有事情皆始於次。

f–函式。

c一類的函式。（方法）

9swifttest–帶有乙個字首長度的模組名稱。

5shape–函式所屬類的名稱，帶有乙個字首長度。

17******description–函式名。

f–函式屬性。在本例中，它是「f」，這是乙個常見的函式。

s0_ft–我不確定這意味著什麼，但它似乎是標記引數的開始，並返回型別。

「_」該下劃線把引數型別和返回型別分別開來。由於函式沒有引數，所以它直接跟在s0_ft後邊。

s--這是返回型別的開始。「s」代表swift；返回型別是乙個swift內建型別。下乙個字元決定型別。

i–這是swift的內建型別。乙個小寫的「i」，可代替int （小寫的「i」代表int）。

函式屬性

swift的內建命令

命名重整並不僅僅只用於函式，但我只是給出乙個簡短的概述。

函式連線

這句子有足夠的語義，讓我們來到乙個有趣的部分！如果我們有這樣的乙個類：

class
shape  
}

我們說我們想把numberofsides 改為4。有多種方式來做這個。我們可以使用mobilesubstrate連線到getter方法，並改變返回值，像這樣：

int
(*numberofsides)(id self); 
mshook(int
, numberofsides, id self) 
%ctor

如果我們建立乙個shape例項，並列印出變數numberofsides的值，我們看到結果為4！這並不是很壞，是吧？現在，我知道你在想什麼；「難道不是應該返回乙個物件，而不是字元「4」嗎？」

的確，在swift中，大量的內建型別都是文字。例如int,與c中的int一樣。注意,字串型別有點奇怪,這是乙個little-endian utf-16字串,所以沒有可以使用的c字面量。

讓我們做同樣的事情，但是這一次，我們會連線setter代替getter。

void
(*setnumberofsides)(
intnewnumber, id self); 
mshook(void
, setnumberofsides, 
intnewnumber, id self) 
%ctor

再試試跑一次程式吧…結果仍然是5。你一定會問發生什麼事了？這是因為，在swift的某些地方函式是內聯的。該類的建構函式是乙個這樣的函式。它直接設定numberofsides ivar。所以，只有數值在頂部的**中被再次設定時才會呼叫setter方法。執行呼叫後，我們會的到4這個值。

最後，讓我們通過直接設定變數例項改變numberofsides的值。

void
(*setnumberofsides)(
intnewnumber, id self); 
mshook(void
, setnumberofsides, 
intnewnumber, id self) 
%ctor

這樣同樣可以達到效果。雖然並不推薦這樣做，但它仍是可行的解決方案。

這就是我要寫的所有東西。雖然有很多其他的東西，但我不知道是否有足夠精力去寫。在這篇文章中許多東西是會變化的。它們只是我使用swift從執行時和二進位制檔案逆向工程得到的。但我覺得這還不錯。這意味著，mobilesubstrate不會隨著objective-c消亡，仍有調整的空間。

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