這次探索源于一個(gè)朋友問(wèn)的問(wèn)題，當(dāng)我們定義一個(gè)類的實(shí)例變量的時(shí)候，可以指定其修飾符：

@interface Sark : NSObject { 
__strong id _gayFriend; // 無(wú)修飾符的對(duì)象默認(rèn)會(huì)加 __strong 
__weak id _girlFriend; 
__unsafe_unretained id _company; 
} 
@end 

這使得 ivar (instance variable) 可以像屬性一樣在 ARC 下進(jìn)行正確的引用計(jì)數(shù)管理。

那么問(wèn)題來(lái)了，假如這個(gè)類是動(dòng)態(tài)生成的：

Class class = objc_allocateClassPair(NSObject.class, "Sark", 0); 
class_addIvar(class, "_gayFriend", sizeof(id), log2(sizeof(id)), @encode(id)); 
class_addIvar(class, "_girlFriend", sizeof(id), log2(sizeof(id)), @encode(id)); 
class_addIvar(class, "_company", sizeof(id), log2(sizeof(id)), @encode(id)); 
objc_registerClassPair(class); 

該如何像上面一樣來(lái)添加 ivar 的屬性修飾符呢？

刨根問(wèn)底了一下，發(fā)現(xiàn) ivar 的修飾信息存放在了 Class 的 Ivar Layout 中：

struct class_ro_t { 
uint32_t flags; 
uint32_t instanceStart; 
uint32_t instanceSize; 
#ifdef __LP64__ 
uint32_t reserved; 
#endif 
const uint8_t * ivarLayout; // <- 記錄了哪些是 strong 的 ivar 
 
const char * name; 
const method_list_t * baseMethods; 
const protocol_list_t * baseProtocols; 
const ivar_list_t * ivars; 
const uint8_t * weakIvarLayout; // <- 記錄了哪些是 weak 的 ivar 
const property_list_t *baseProperties; 
}; 

ivarLayout 和 weakIvarLayout 分別記錄了哪些 ivar 是 strong 或是 weak，都未記錄的就是基本類型和 __unsafe_unretained 的對(duì)象類型。

這兩個(gè)值可以通過(guò) runtime 提供的幾個(gè) API 來(lái)訪問(wèn)：

const uint8_t *class_getIvarLayout(Class cls) 
const uint8_t *class_getWeakIvarLayout(Class cls) 
void class_setIvarLayout(Class cls, const uint8_t *layout) 
void class_setWeakIvarLayout(Class cls, const uint8_t *layout) 

但我們幾乎沒可能用到這幾個(gè) API，IvarLayout 的值由 runtime 確定，沒必要關(guān)心它的存在，但為了解決上述問(wèn)題，我們?cè)囍平饬?IvarLayout 的編碼方式。

舉個(gè)例子說(shuō)明，若類定義為：

@interface Foo : NSObject { 
__strong id ivar0; 
__weak id ivar1; 
__weak id ivar2; 
} 
@end 

則儲(chǔ)存 strong ivar 的 ivarLayout 的值為 0x012000

儲(chǔ)存 weak ivar 的 weakIvarLayout 的值為 0x1200

一個(gè) uint8_t 在 16 進(jìn)制下是兩位，所以編碼的值每?jī)晌灰粚?duì)兒，以上面的 ivarLayout 為例：

前兩位 01 表示有 0 個(gè)非 strong 對(duì)象和 1 個(gè) strong 對(duì)象

之后兩位 20 表示有 2 個(gè)非 strong 對(duì)象和 0 個(gè) strong 對(duì)象

***兩位 00 為結(jié)束符，就像 cstring 的 \0 一樣

同理，上面的 weakIvarLayout：

前兩位 12 表示有 1 個(gè)非 weak 對(duì)象和接下來(lái)連續(xù) 2 個(gè) weak 對(duì)象

00 結(jié)束符

這樣，用兩個(gè) layout 編碼值就可以排查出一個(gè) ivar 是屬于 strong 還是 weak 的，若都沒有找到，就說(shuō)明這個(gè)對(duì)象是 unsafe_unretained.

做個(gè)練習(xí)，若類定義為：

@interface Bar : NSObject { 
__weak id ivar0; 
__strong id ivar1; 
__unsafe_unretained id ivar2; 
__weak id ivar3; 
__strong id ivar4; 
} 
@end 

則儲(chǔ)存 strong ivar 的 ivarLayout 的值為 0x012100

儲(chǔ)存 weak ivar 的 weakIvarLayout 的值為 0x01211000

Class class = objc_allocateClassPair(NSObject.class, "Sark", 0); 
class_addIvar(class, "_gayFriend", sizeof(id), log2(sizeof(id)), @encode(id)); 
class_addIvar(class, "_girlFriend", sizeof(id), log2(sizeof(id)), @encode(id)); 
class_addIvar(class, "_company", sizeof(id), log2(sizeof(id)), @encode(id)); 
class_setIvarLayout(class, (const uint8_t *)"\x01\x12"); // <--- new 
class_setWeakIvarLayout(class, (const uint8_t *)"\x11\x10"); // <--- new 
objc_registerClassPair(class); 

本以為解決了這個(gè)問(wèn)題，但是 runtime 繼續(xù)打臉，strong 和 weak 的內(nèi)存管理并沒有生效，繼續(xù)研究發(fā)現(xiàn)， class 的 flags 中有一個(gè)標(biāo)記位記錄這個(gè)類是否 ARC，正常編譯的類，且標(biāo)識(shí)了 -fobjc-arc flag 時(shí)，這個(gè)標(biāo)記位為 1，而動(dòng)態(tài)創(chuàng)建的類并沒有設(shè)置它。所以只能繼續(xù)黑魔法，運(yùn)行時(shí)把這個(gè)標(biāo)記位設(shè)置上，探索過(guò)程不贅述了，實(shí)現(xiàn)如下：
 

static void fixup_class_arc(Class class) { 
struct { 
Class isa; 
Class superclass; 
struct { 
void *_buckets; 
uint32_t _mask; 
uint32_t _occupied; 
} cache; 
uintptr_t bits; 
} *objcClass = (__bridge typeof(objcClass))class; 
#if !__LP64__ 
#define FAST_DATA_MASK 0xfffffffcUL 
#else 
#define FAST_DATA_MASK 0x00007ffffffffff8UL 
#endif 
struct { 
uint32_t flags; 
uint32_t version; 
struct { 
uint32_t flags; 
} *ro; 
} *objcRWClass = (typeof(objcRWClass))(objcClass->bits & FAST_DATA_MASK); 
#define RO_IS_ARR 1flags |= RO_IS_ARR; 
} 

把這個(gè) fixup 放在 objc_registerClassPair(class); 之后，這個(gè)動(dòng)態(tài)的類終于可以像靜態(tài)編譯的類一樣操作 ivar 了，可以測(cè)試一下：

id sark = [class new]; 
Ivar weakIvar = class_getInstanceVariable(class, "_girlFriend"); 
Ivar strongIvar = class_getInstanceVariable(class, "_gayFriend"); 
{ 
id girl = [NSObject new]; 
id boy = [NSObject new]; 
object_setIvar(sark, weakIvar, girl); 
object_setIvar(sark, strongIvar, boy); 
} // ARC 在這里會(huì)釋放大括號(hào)內(nèi)的 girl，boy 
// 輸出：weakIvar 為 nil，strongIvar 有值 
NSLog(@"%@, %@", object_getIvar(sark, weakIvar), object_getIvar(sark, strongIvar)); 

Done.