llvm 对 copy 属性的优化（1）

酷酷的哀殿

发布于 2020-10-26 15:20:33

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发布于 2020-10-26 15:20:33

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前言

最近看到一篇讲解 copy 原理的文章 - iOS 中 copy 的原理。

文章第一段【属性中的 copy】提到 objc_copyStruct objc_copyCppObjectAtomic 分别对应结构体和对象的拷贝。

本文将会通过将代码转换到中间码的方式，验证 llvm 对属性的 copy 处理逻辑。

普通结构体复制

下面，我们先写 Demo 验证一下结构体。

struct CopyStruct {
    CGFloat x;
    CGFloat y;
};

@interface CopyMock : NSObject

@property (assign) struct CopyStruct aStruct;

@end

如下，编译器在产出中间代码时，会帮助开发者自动增加一个赋值方法 -[CopyMock setAStruct:]。

declare void @objc_copyStruct(i8*, i8*, i64, i1, i1)

; Function Attrs: noinline optnone ssp uwtable
define internal void @"\01-[CopyMock setAStruct:]"(%0*, i8*, [2 x double]) #1 {
  %4 = alloca %struct.CopyStruct, align 8
  %5 = alloca %0*, align 8
  %6 = alloca i8*, align 8
  %7 = bitcast %struct.CopyStruct* %4 to [2 x double]*
  store [2 x double] %2, [2 x double]* %7, align 8
  store %0* %0, %0** %5, align 8
  store i8* %1, i8** %6, align 8
  %8 = load %0*, %0** %5, align 8
  %9 = bitcast %0* %8 to i8*
  %10 = getelementptr inbounds i8, i8* %9, i64 16
  %11 = bitcast i8* %10 to %struct.CopyStruct*
  %12 = bitcast %struct.CopyStruct* %11 to i8*
  %13 = bitcast %struct.CopyStruct* %4 to i8*
  call void @objc_copyStruct(i8* %12, i8* %13, i64 16, i1 zeroext true, i1 zeroext false)
  ret void
}

该方法最终会调用 objc_copyStruct 函数进行复制操作，和 iOS 中 copy 的原理对结构体复制的描述一致。 (在实际场景，会存在一些特殊编译优化，后面有机会再讲)

普通字符串对象复制

下面，测试字符串属性的场景

@property (nonatomic, copy) NSString *string;

如下，编译器在产出中间代码时，同样会帮助开发者自动增加一个赋值方法 -[CopyMock setString:]。

; Function Attrs: noinline optnone ssp uwtable
define internal void @"\01-[CopyMock setString:]"(%0*, i8*, %1*) #1 {
  %4 = alloca %0*, align 8
  %5 = alloca i8*, align 8
  %6 = alloca %1*, align 8
  store %0* %0, %0** %4, align 8
  store i8* %1, i8** %5, align 8
  store %1* %2, %1** %6, align 8
  %7 = load i8*, i8** %5, align 8
  %8 = load %0*, %0** %4, align 8
  %9 = bitcast %0* %8 to i8*
  %10 = load %1*, %1** %6, align 8
  %11 = bitcast %1* %10 to i8*
  call void @objc_setProperty_nonatomic_copy(i8* %9, i8* %7, i8* %11, i64 8)
  ret void
}

在普通字符串场景下，代码会调用 objc_setProperty_nonatomic_copy 进行复制操作，而没有调用该文章提到的 objc_copyCppObjectAtomic。

不同属性修饰符下的复制行为

实际上，在最新的 llvm 版本中，根据对象属性修饰符的不同，产出4种不同的方法调用。如下所示，根据 copy 和 atomic 两个修饰符，我们很容易得到最终的复制函数。

void objc_setProperty_atomic(id self, SEL _cmd,
                             id newValue, ptrdiff_t offset);
void objc_setProperty_nonatomic(id self, SEL _cmd,
                                id newValue, ptrdiff_t offset);
void objc_setProperty_atomic_copy(id self, SEL _cmd,
                                  id newValue, ptrdiff_t offset);
void objc_setProperty_nonatomic_copy(id self, SEL _cmd,
                                     id newValue, ptrdiff_t offset);