LLDB结合底层源码分析Cache数据结构

我再来分享一个底层知识点，学到了之后不写出来总觉得不是自己的，关于cache的数据结构，首先cache是什么呢？

这个英文单词就是缓存的意思，那他缓存的是什么呢？我们大多数人肯定都不太了解，我之前获取bits，可以进行内存平移，那我获取cache是不是也可以进行内存平移呢？

一试便知，我在objc的源码工程里面写了一个demo，自定义了一个类 LGPerson 继承自 NSObject，来到main里面，通过 class 拿到这个类，然后在下一行打一个断点，如下图。

运行，停在断点处之后，我来进行万能的LLDB调试。

拿到 pClass 的地址之后给他打印出来，但是直接打印是不行的，还要进行一下强转。

强转之前，我先给他平移16个字节，就是加10，变成了0x0000000100008460，然后强转的话，转成什么类型呢？

就是 cache 的类型，那 cache 是什么类型我不记得了，我就去源码里面找一下，全局搜索objc_class。

可以在后面加一个空格，结果会少很多，找到 new.h结尾的文件，然后里面就有这个 objc_class 结构体，点进去。

这里就找到了cache，这个过程需要对底层原理有比较好的掌握，cache 是什么类型就一目了然了，是一个cache_t 类型，我拷贝出来，加个星号表示还原他的指针。

回车就得到了 cache_t 类型的 $1，然后我来看里面的数据。

打印得到了这么一长串内容，主要有这么几个变量名：_bucketsAndMaybeMask、_maybeMask、_flags、_occupied、_originalPreoptCache。

那这些东西我看不懂，不知所云，所以我需要在源码里面找到对应的说辞，怎么找呢，我 command 点击 cache_t，Jump to Definition。

很明显，cache_t 也是一个结构体，然后有一个private，里面就有这个 _bucketsAndMaybeMask 等一些变量。

跟我打印出来的一模一样，除了 _bucketsAndMaybeMask之外，其他几个都被 union 一个大括号包进去了，他们是一个联合体。

很多人可能对于这种结构不那么了解，我再来补充一个点，在真机上的app，是运行在 arm64 架构上的，模拟器呢？i386，Mac呢？

x86_64，M1 的 Mac 也是 arm64，这是跟硬件有关的，那这个联合体里面有一个 #if __LP64__ 是什么呢？__LP64__ 就是适用在 Linux 和 macOS 电脑上面的一个数据模型，我找了个表格给大家看一下。

就很明显了，__LP64__ 就是指代 Unix 系列的操作系统，所以都是跑的64位，也就是说，这个 if 条件是成立的。

整个 cache_t 的数据结构就能够很清晰很直观的了解了，那么问题来了，cache是缓存，那到底缓存什么呢？要么缓存属性，要么缓存方法，这里我看到了属性，但是没看到方法。

按理说也应该缓存方法才对，如果是缓存方法的话，我应该在这个结构体里面能看到 sel 和 imp，但是并没有，是不是意味着他不是缓存这些东西呢？我先卖个关子。

接下来又有一个问题，这几个属性里面，哪一个才是我们需要关注的、最重要的那个？打印信息里面两个没有值的可以排除，剩下的我也不知道哪个最重要，那怎么办呢？

这里又有一个阅读源码的小技巧，就是看他提供的功能方法，这个cache_t，是一个缓存，也就必定是一个存储的过程，意味着他一定会有东西进行了读写，或者增删改查等等的操作。

所以，我再继续往下找方法，在481行就找到了一个 insert，也就是插入，正好命中了我刚刚的猜想，他离不开增删改查，并且他的参数正好就有 sel 和 imp。

所以，我来看看他里面有没有我想要的东西，点进去，看到了两个 sel()，都是由 bucket_t 对象中的元素进行调用，也就是对 bucktet_t 进行了一些操作，难道关键就在bucket_t ？（下图源码进行了一些删减）

正好在之前的 cache_t 结构体中找 insert 的时候也看到了不少 bucket_t。

感觉他的重心应该就是这个bucket_t，我直接点进去，看到如下图的内容。

这就恍然大明白了，就是千呼万唤的 imp 和 sel，bucket 单词是“桶”的意思，就是一个容器，装了很多的imp 和 sel，并且一个 imp 就对应了一个 sel，梳理一下。

cache 里面有一个 buckets，buckets 里面就会有一个 sel 和 imp，但是这个具体的结构，我还不是非常的清楚，但是知道这么多就已经足够了。

然后我要去验证里面的值，是不是真的有，是不是真的是这样的呢？眼见不一定为实，自己操作一遍才放心，那我继续LLDB调试。

之前已经拿到了$2，然后他的重点是buckets，所以我是不是应该打印这个_bucketsAndMaybeMask 呢？只有这个里面有 buckets 这个词，试一试。

然后我去拿他的Value，因为也没其他东西可以拿。

竟然拿不到！又进了死胡同，LLDB调试不出来了，怎么办？这个时候又回到了上面提到的调试技巧，我只能去找他有没有合适的方法。

这是LLDB调试遇到问题的时候最常见的办法，那我去 cache_t 结构体中找一下是不是有get相关的方法，别说，还真有。

这里得到了一个结构体指针 buckets，感觉事情变得简单了，我拷贝 buckets() 继续进行调试。

果真拿到了一个 bucket_t 的地址，那这个地址里面是什么我也不知道，打印出来看一下。

跟之前的源码分析一模一样，就是 imp 和 sel，但是他们什么都没有，很尴尬，不过也没关系，我这里已经可以得到一些信息了，bucket_t 结构体里面是有一个 #if 判断的。

这个条件语句里面，我是走的 if 还是 else 呢，我都不用分析这个条件，对比一下打印出来的 $4 就知道了，先 imp，然后 sel，所以走的是 __arm64__，大多数人在这里应该都是走的 else，为什么呢？

因为我是M1的Mac，我已经走在了时尚的最前沿，哈哈哈，大多数人都是 x86，所以走的是 else，如果是真机环境的话，走的也是 __arm64__，其实区别不大，了解一下就好了。

但是他们为什么都没有呢？因为没有调用方法！没有调用方法，他有个LLDB的缓存啊，那我再来调用一下方法，这个 LGPerson 我已经写好了一个实例方法 saySomething。

调完方法之后，上面的流程我再来一次。

imp 的 Value 不出所料有值了！但是你们操作的时候，可能还是会没有东西，如果你们没有的话，怎么办呢？

我也提一嘴，这是一个 buckets，他有个s字母结尾，就意味着他是一个数组，所以你可以在后面加上一个[1]，取他下一个bucket，或许你就有值了。

如果没有多个就可以直接取，这里涉及到了哈希函数，因为哈希函数的下标是不一定的，普通的数组是从零开始的，但是哈希就不同，而且他还是无序的。

但是这个 $10 还不是我想看到的结果，我想看的是最终打印出 saySomething，才能证明我们的源码分析没有问题，那我还是同样的来看 bucket_t 结构体里面有没有相应的方法。

找到一个 sel()，不解释了，直接拿过来用。

打印出了 saySomething，就这？简单得很嘛，所以，我也应该同样的可以改成 imp()。

竟然报错了，问题不大，这个错误提示很熟悉，翻译过来就是参数太少了，预想的是有2个参数，但是我没有给，只有0个，如果你也这么操作了，说明你肯定没有去仔细看源码，imp() 就在 sel() 下面一点点。

这里他需要两个参数，一个 bucket_t，一个 class，这个 class 我可以给你，很简单，就是 pClass，那这个bucket_t 我怎么给？我不知道，我也不想知道，感觉很麻烦的亚子，那我直接丢个 nil，回车。

漂亮，来自 KCObjcBuild 里面的 LGPerson 的实例方法 saySomething，完美打印出来，到这里，cache的数据结构分析，就基本搞定，到此结束。

最后呢，如果对于文章内容有任何疑问都可以进行留言，objc源码我就不放了，网上一大把，如果某些内容有误也恳请帮我指出来，共同进步。