Swift進(jìn)階教程Mirror反射示例詳解

更新時(shí)間：2022年06月17日 12:39:57 作者：隨風(fēng)飄逝

這篇文章主要為大家介紹了Swift進(jìn)階教程Mirror反射示例詳解，有需要的朋友可以借鑒參考下，希望能夠有所幫助，祝大家多多進(jìn)步，早日升職加薪

元類型與.self

AnyObject

在Swift開(kāi)發(fā)中，我們經(jīng)常會(huì)使用AnyObject來(lái)代表任意類的實(shí)例、類的類型、以及僅類遵守的協(xié)議。

代表任意類的實(shí)例、類的類型

class LGTeacher {
    var age = 18
}
var t = LGTeacher()
var t1: AnyObject = t //代表LGTeacher類的實(shí)例
var t2: AnyObject = LGTeacher.self //代表LGTeacher類的類型

代表僅類遵循的協(xié)議

這里使用了AnyObjcct來(lái)修飾協(xié)議，可以看到，當(dāng)struct類型的structLGTeacher去遵循協(xié)議時(shí)，編譯器會(huì)報(bào)錯(cuò)。只允許class類型遵循協(xié)議。

我們?cè)诤蚈C交互的過(guò)程中，也經(jīng)常通過(guò)AnyObject來(lái)表示某種類型的instance。

我們?cè)诖a編寫(xiě)的過(guò)程中有時(shí)候不知道具體的類型，?AnyObject來(lái)表示；那如果我們知道了確定了類型，該如何把AnyObject轉(zhuǎn)換成具體的類型，這?我們使?三個(gè)關(guān)鍵字as，as?，as!進(jìn)行類型轉(zhuǎn)換。

AnyClass

AnyClass代表了任意實(shí)例的類型，我們可以從源碼里面去查看AnyClass的定義

public typealias AnyClass = AnyObject.Type

我們可以看到，AnyClass的定義就是AnyObject.Type，也就是實(shí)例對(duì)象的類型，所以我們不能用具體的實(shí)例對(duì)象賦值給AnyClass，編譯器會(huì)報(bào)錯(cuò)。

Any

Any可以代表任意類型（枚舉、結(jié)構(gòu)體、類），也包括函數(shù)類型和Optional類型。

var array:[AnyObject] = [1,2]

上面這段代碼會(huì)報(bào)錯(cuò)，因?yàn)锳nyObject代表任意類的實(shí)例和類型，而我們傳入的是Int類型，是屬于值類型，無(wú)法用AnyObject表示。這時(shí)，我們要使用Any。

var array:[Any] = [1,2]

type(Of:)

type(Of:)?來(lái)獲取?個(gè)值的動(dòng)態(tài)類型。什么是動(dòng)態(tài)類型呢？

靜態(tài)類型(static type)，這個(gè)是在編譯時(shí)期確定的類型。
動(dòng)態(tài)類型(dynamic Type)，這個(gè)是在運(yùn)?時(shí)期確定的類型。

接下來(lái)我們用代碼來(lái)描述靜態(tài)類型和動(dòng)態(tài)類型。

可以看到，在編譯期間就能知道a的類型是Int，因?yàn)槌跏蓟瘮?shù)據(jù)的時(shí)候賦值的是Int類型數(shù)據(jù)，但是在test方法的形參定義的類型是Any，因此在編譯期間并不知道其形參類型，所以將a傳入時(shí)也被編譯器當(dāng)作是Any類型，但是在運(yùn)行時(shí)，可以動(dòng)態(tài)得知傳入的a是Int類型，因此type(of:)就可以用來(lái)獲取當(dāng)前值在運(yùn)行時(shí)的實(shí)際類型。

self

在Swift中，我們可以使用類型或者實(shí)例對(duì)象來(lái)訪問(wèn)self。

T.self: T 是實(shí)例對(duì)象，當(dāng)前 T.self 返回的就是實(shí)例對(duì)象本身。

如果 T 是類，當(dāng)前 T.self 返回的就是元類型。

我們通過(guò)代碼驗(yàn)證一下。

從代碼中，我們可以看到，當(dāng)我po t 和po t1時(shí)，可以看到t和t1指向同一個(gè)地址。然后當(dāng)我po t2時(shí)，發(fā)現(xiàn)打印出來(lái)的是LGTeaher類型。接下來(lái)我用x/8g命令打印t2，打印出t2的內(nèi)存地址。再打印出t的內(nèi)存地址，然后打印t里面存儲(chǔ)metadata的內(nèi)存地址。發(fā)現(xiàn)和t2的內(nèi)存地址一模一樣。

所以，在 T.self 中，當(dāng) T 為實(shí)例對(duì)象的時(shí)候，T.self 返回的是實(shí)例對(duì)象本身。當(dāng) T 為類的時(shí)候，T.self 返回的是一個(gè)元類型，也就是前面講的元數(shù)據(jù)（metadata）。

self在方法里面的作用

我們可以看到，在實(shí)例方法中，self指向的就是當(dāng)前調(diào)用方法的實(shí)例對(duì)象，而在類方法里面，self指向的就是當(dāng)前類型的元數(shù)據(jù)。

Self引用

Self類型不是特定類型，?是讓您?便地引?當(dāng)前類型，??需重復(fù)或知道該類型的名稱。

在協(xié)議聲明或協(xié)議成員聲明中，Self類型是指最終符合協(xié)議的類型。

Self作為實(shí)例方法的返回類型代表自身類型

計(jì)算屬性/實(shí)例方法中訪問(wèn)自身的類型屬性，類型方法

Swift Runtime

在OC中，我們可以通過(guò)Runtime特性來(lái)獲取一個(gè)類的屬性和方法。而Swift中沒(méi)有Runtime，能使用OC的Runtime獲取一個(gè)類的屬性和方法嗎？我們通過(guò)代碼測(cè)試一下。

代碼結(jié)果沒(méi)有打印任何東西。

現(xiàn)在我們往LGTeacher類的屬性和方法前面加上@objc標(biāo)識(shí)符，看看會(huì)有什么結(jié)果？

這時(shí)可以通過(guò)Runtime API打印方法和屬性名，但是OC無(wú)法進(jìn)行調(diào)動(dòng)。

對(duì)于繼承NSObject類的Swift類，如果我們想要?jiǎng)討B(tài)的獲取當(dāng)前的屬性和?法，必須在其聲明前添加@objc 關(guān)鍵字，否則也是沒(méi)有辦法通過(guò)Runtime API獲取的。

繼承NSObject類的Swift類，沒(méi)有在屬性和方法聲明前面添加@objc 關(guān)鍵字，只能獲取到init方法。

繼承NSObject類的Swift類，在屬性和方法聲明前面添加@objc關(guān)鍵字，不僅可以使用Runtime API獲取屬性和方法名，也可以在OC中被調(diào)用。

還有一些和Swift Runtime相關(guān)的結(jié)論，我在這里總結(jié)出來(lái)，可以自己去試驗(yàn)一下。

純swift類沒(méi)有動(dòng)態(tài)性，但在?法、屬性前添加dynamic修飾，可獲得動(dòng)態(tài)性。
繼承?NSObject的swift類，其繼承??類的?法具有動(dòng)態(tài)性，其它?定義?法、屬性想要獲得動(dòng)態(tài)性，需要添加dynamic修飾。
若?法的參數(shù)、屬性類型為swift特有、?法映射到objective－c的類型(如Character、Tuple)，則此?法、屬性?法添加dynamic修飾(編譯器報(bào)錯(cuò))

Mirror

Mirror的基本用法

所謂反射就是可以動(dòng)態(tài)獲取類型、成員信息，在運(yùn)?時(shí)可以調(diào)??法、屬性等?為的特性。在使?OC開(kāi)發(fā)時(shí)很少?gòu)?qiáng)調(diào)其反射概念，因?yàn)镺C的Runtime要?其他語(yǔ)?中的反射強(qiáng)?的多。但是 Swift 是??類型安全的語(yǔ)?，不?持我們像 OC 那樣直接操作，它的標(biāo)準(zhǔn)庫(kù)仍然提供了反射機(jī)制來(lái)讓我們?cè)L問(wèn)成員信息，Swift 的反射機(jī)制是基于?個(gè)叫 Mirror 的結(jié)構(gòu)體來(lái)實(shí)現(xiàn)的。然后就可以通過(guò)它查詢這個(gè)實(shí)例。

Mirror的基本使用如下

class LGTeacher {
    var age:Int = 18
    func teach() {
        print("teach")
    }
}
//?先通過(guò)構(gòu)造?法構(gòu)建?個(gè)Mirror實(shí)例，這?傳?的參數(shù)是 Any，也就意味著當(dāng)前可以是類，結(jié)構(gòu)體，枚舉等
let mirror = Mirror(reflecting: LGTeacher())
//接下來(lái)遍歷 children 屬性，這是?個(gè)集合
for pro in mirror.children {
    //然后我們可以直接通過(guò) label 輸出當(dāng)前的名稱，value 輸出當(dāng)前反射的值
    print("\(pro.label) : \(pro.value)")
}

Mirror的簡(jiǎn)單應(yīng)用-JSON解析

class LGTeacher {
    var age:Int = 18
    var name = "FY"
}
enum JSONMapError: Error {
    case emptyKey
    case notConformProtocol
}
protocol JSONMap {
    func jsonMap() -> Any
}
extension JSONMap {
    func jsonMap() -> Any {
        let mirror = Mirror(reflecting: self)
        guard !mirror.children.isEmpty else {
            return self
        }
     
        var result: [String: Any] = [:]
      
        for child in mirror.children {
            if let value = child.value as? JSONMap {
                if let key = child.label {
                    result[key] = try? value.jsonMap()
                }
            } else {
                return JSONMapError.notConformProtocol
            }
        }        
        return result
    }
}
extension LGTeacher: JSONMap{}
extension Int: JSONMap{}
extension String: JSONMap{}
print(LGTeacher().jsonMap())
//
["age": 18, "name": "FY"]

Mirror源碼解析

?先我們現(xiàn)在源?件??搜索Mirror.Swift，在源碼中我們可以很清晰的看到Mirror是由結(jié)構(gòu)體實(shí)現(xiàn)的，我們忽略掉?些細(xì)節(jié)，快速定位到初始化的?法

public init(reflecting subject: Any) {
    if case let customized as CustomReflectable = subject {
        self = customized.customMirror
    } else {
        self = Mirror(internalReflecting: subject)
    }
}

可以看到，這?接受?個(gè)Any類型的參數(shù)，同樣的這?有?個(gè)if case的寫(xiě)法來(lái)判斷當(dāng)前的subject是否遵循了customReflectable協(xié)議，如果是我們就直接調(diào)?customMirror, 否則就進(jìn)?下級(jí)函數(shù)的調(diào)?。

這?有兩個(gè)需要注意的點(diǎn)if case的寫(xiě)法，這?其實(shí)枚舉Case的模式匹配，和我們的Switch?樣，這?是只有?個(gè)case的 switch 語(yǔ)句。

于此同時(shí)這?出現(xiàn)了?個(gè)customRefletable的協(xié)議。我們來(lái)看一下它的用法。?先我們遵循 customReflectable 協(xié)議，并實(shí)現(xiàn)其中的屬性customMirror，customMirror會(huì)返回?個(gè)Mirror對(duì)象。代碼如下：

這里通過(guò)遵循customReflectable 協(xié)議并實(shí)現(xiàn)了其中的計(jì)算屬性customMirror，主要作用是當(dāng)我們使用lldb debug的時(shí)候，可以提供詳細(xì)的屬性信息。

我們接下來(lái)看如果不遵循customRefletable協(xié)議的類，那么就會(huì)走M(jìn)irror(internalReflecting: subject)代碼。

全局搜索internalReflecting，在ReflectionMirror.swift文件里面找到了這個(gè)方法的具體實(shí)現(xiàn)。

從代碼里面我們可以看到，首先需要獲取subject的真實(shí)類型信息。然后再獲取subject的屬性信息。而獲取subject的真實(shí)類型信息則是通過(guò)_getNormalizedType這個(gè)方法來(lái)獲取的。搜索這個(gè)方法，然后我們就可以找到它的代碼。

這里使用了一個(gè)編譯器字段 @ silgen_name 其實(shí)是 Swift 的一個(gè)隱藏符號(hào)，作用是將某個(gè) C/C++語(yǔ)言函數(shù)直接映射為 Swift 函數(shù)。也可以理解為為 C++ 代碼的 swift_reflectionMirror_normalizedType 函數(shù)定義一個(gè)在 swift 中使用的別名 _getNormalizedType。

所以調(diào)用了_getNormalizedType方法實(shí)際上是調(diào)用了swift_reflectionMirror_normalizedType方法，我在ReflectionMirror.cpp文件中找到了具體實(shí)現(xiàn)。

從代碼里面可以知道，通過(guò)call函數(shù)調(diào)用了ReflectionMirrorImpl類，然后返回這個(gè)類的類型。

我們先看一下ReflectionMirrorImpl類的具體內(nèi)容。

從注釋中，我們可以知道，這是一個(gè)抽象基類，也就是說(shuō)不同的類型反射需要不同的類實(shí)現(xiàn)。

我們接下來(lái)看一下call函數(shù)的具體實(shí)現(xiàn)

在call函數(shù)中有一個(gè)Switch方法。根據(jù)不同的類型，調(diào)用不同的ReflectionMirrorImpl類。我們就取EnumIpml類去探個(gè)究竟。

上面代碼就是EnumIpml類的具體實(shí)現(xiàn)。首先是isReflectable()這個(gè)方法。這個(gè)方法返回這個(gè)類型是否可以被反射，也就是找到metadata，再找到metadata中存儲(chǔ)的Description，通過(guò)它里面存儲(chǔ)的 isReflectable來(lái)確定。

接下來(lái)我們看一下getInfo方法。在代碼里面我們可以看到，獲取name、info屬性信息主要是通過(guò)getFieldAt來(lái)獲取。我們現(xiàn)在就去查看getFieldAt方法。具體代碼如下：

static std::pair&lt;StringRef /*name*/, FieldType /*fieldInfo*/&gt;
getFieldAt(const Metadata *base, unsigned index) {
    using namespace reflection;
    auto failedToFindMetadata = [&amp;]() -&gt; std::pair&lt;StringRef, FieldType&gt; {
        auto typeName = swift_getTypeName(base, /*qualified*/ true);
        missing_reflection_metadata_warning(
            "warning: the Swift runtime found no field metadata for "
            "type '%*s' that claims to be reflectable. Its fields will show up as "
            "'unknown' in Mirrors\n",
            (int)typeName.length, typeName.data);
        return {"unknown", FieldType(&amp;METADATA_SYM(EMPTY_TUPLE_MANGLING))};
    };
    auto *baseDesc = base-&gt;getTypeContextDescriptor();
    if (!baseDesc) return failedToFindMetadata();
    auto *fields = baseDesc-&gt;Fields.get();
    if (!fields) return failedToFindMetadata();
    auto &amp;field = fields-&gt;getFields()[index];
// Bounds are always valid as the offset is constant.
    auto name = field.getFieldName();
// Enum cases don't always have types.
    if (!field.hasMangledTypeName())
        return {name, FieldType::untypedEnumCase(field.isIndirectCase())};
    auto typeName = field.getMangledTypeName();
    SubstGenericParametersFromMetadata substitutions(base);
    auto result = swift_getTypeByMangledName(
        MetadataState::Complete, typeName, substitutions.getGenericArgs(),
        [&amp;substitutions](unsigned depth, unsigned index) {
            return substitutions.getMetadata(depth, index);
        },
        [&amp;substitutions](const Metadata *type, unsigned index) {
        return substitutions.getWitnessTable(type, index);
    });
// If demangling the type failed, pretend it's an empty type instead with
// a log message.
    TypeInfo typeInfo;
    if (result.isError()) {
        typeInfo = TypeInfo({&amp;METADATA_SYM(EMPTY_TUPLE_MANGLING),
        MetadataState::Complete}, {});
        auto *error = result.getError();
        char *str = error-&gt;copyErrorString();
        missing_reflection_metadata_warning(
            "warning: the Swift runtime was unable to demangle the type "
            "of field '%*s'. the mangled type name is '%*s': %s. this field will "
            "show up as an empty tuple in Mirrors\n",
            (int)name.size(), name.data(), (int)typeName.size(), typeName.data(),
            str);
        error-&gt;freeErrorString(str);
    } else {
        typeInfo = result.getType();
    }
    auto fieldType = FieldType(typeInfo.getMetadata());
    fieldType.setIndirect(field.isIndirectCase());
    fieldType.setReferenceOwnership(typeInfo.getReferenceOwnership());
    fieldType.setIsVar(field.isVar());
    return {name, fieldType};

這里可以看到可以看到所有的信息都是通過(guò)Metadata、getDescription()、FieldDescrition 這幾個(gè)東西來(lái)去實(shí)現(xiàn)的，?個(gè)是當(dāng)前類型的元數(shù)據(jù)，?個(gè)是當(dāng)前類型的描述，?個(gè)是對(duì)當(dāng)前類型屬性的描述。

Enum Metadata探索

我們?cè)?a href="http://www.dbjr.com.cn/article/74373.htm" rel="external nofollow" target="_blank">類和結(jié)構(gòu)體這篇文章里面，描述了類的Metadata結(jié)構(gòu)，并把它的C++代碼轉(zhuǎn)換成了Swift代碼。我們這次來(lái)嘗試轉(zhuǎn)換Enum和struct的MetaData結(jié)構(gòu)。首先來(lái)探索Enum的Metadata結(jié)構(gòu)。

還原TargetEnumMetadata

通過(guò)源碼全局搜索EnumMetadata，我們找到了TargetEnumMetadata。沿著TargetEnumMetadata的繼承鏈往上查找，TargetEnumMetadata-> TargetValueMetadata -> TargetMetadata

struct TargetEnumMetadata : public TargetValueMetadata<Runtime> {
}
struct TargetValueMetadata : public TargetMetadata<Runtime> {
    TargetSignedPointer<Runtime, const TargetValueTypeDescriptor<Runtime> *Description;
}
struct TargetMetadata {
    StoredPointer Kind;
}

從上面的源碼中我們可以知道，TargetMetadata有一個(gè)屬性Kind，這個(gè)Kind主要是存儲(chǔ)MetadataKind類，是個(gè)int_32類型。TargetValueMetadata里面有Description屬性，因此我們可以把TargetEnumMetadata轉(zhuǎn)成這樣的結(jié)構(gòu)體

struct TargetEnumMetadata {
    var kind: Int
    var typeDescriptor: UnsafeRawPointer
}

還原TargetEnumDescriptor

接下來(lái)，我們要還原typeDescriptor的結(jié)構(gòu)，雖然在TargetValueMetadata類中是TargetValueTypeDescriptor類，而我們?cè)赥argetMetadata發(fā)現(xiàn)Description屬性是TargetEnumDescriptor類，所以，Description屬性和TargetMetadata一樣，應(yīng)該也是有繼承鏈的。

在TargetMetadata源碼中，獲取Description屬性的方法是這樣的：

const TargetEnumDescriptor<Runtime> *getDescription() const {
    return llvm::cast<TargetEnumDescriptor<Runtime>>(this->Description);
}

然后我們?nèi)ピ创a里面查看TargetEnumDescriptor類，得到它的繼承鏈TargetEnumDescriptor-> TargetValueTypeDescriptor -> TargetTypeContextDescriptor-> TargetContextDescriptor 它們包含的屬性的代碼如下：

class TargetEnumDescriptor final : public TargetValueTypeDescriptor<Runtime>,
        public TrailingGenericContextObjects<TargetEnumDescriptor<Runtime>,
        TargetTypeGenericContextDescriptorHeader,
/*additional trailing objects*/
        TargetForeignMetadataInitialization<Runtime>,
        TargetSingletonMetadataInitialization<Runtime>,
        TargetCanonicalSpecializedMetadatasListCount<Runtime>,
        TargetCanonicalSpecializedMetadatasListEntry<Runtime>,
        TargetCanonicalSpecializedMetadatasCachingOnceToken<Runtime>> {
    uint32_t NumPayloadCasesAndPayloadSizeOffset;
    uint32_t NumEmptyCases;
}
class TargetValueTypeDescriptor: public TargetTypeContextDescriptor<Runtime> {
}
class TargetTypeContextDescriptor: public TargetContextDescriptor<Runtime> {
    TargetRelativeDirectPointer<Runtime, const char, /*nullable*/ false> Name;
    TargetRelativeDirectPointer<Runtime, MetadataResponse(...), /*Nullable*/ true> AccessFunctionPtr;
    TargetRelativeDirectPointer<Runtime, const reflection::FieldDescriptor,/*nullable*/ true> Fields;
}
struct TargetContextDescriptor {
    ContextDescriptorFlags Flags;
    TargetRelativeContextPointer<Runtime> Parent;
}

從上面的代碼我們可以把TargetEnumDescriptor使用Swift把它還原出來(lái)，還原的代碼如下：

struct TargetEnumDescriptor{
    var flags: Int32
    var parent: TargetRelativeDirectPointer<UnsafeRawPointer>
    var name: TargetRelativeDirectPointer<CChar>
    var accessFunctionPointer: TargetRelativeDirectPointer<UnsafeRawPointer>
    var fieldDescriptor: TargetRelativeDirectPointer<UnsafeRawPointer>
    var NumPayloadCasesAndPayloadSizeOffset: UInt32
    var NumEmptyCases: UInt32
}

此時(shí)TargetMetadata中的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)也可以修改一下

struct TargetEnumMetadata{
    var kind: Int
    var typeDescriptor: UnsafeMutablePointer<TargetEnumDescriptor>
}

相對(duì)偏移指針

在上面的源碼中，我們可以發(fā)現(xiàn)，TargetValueTypeDescriptor中的屬性、比如name、Fields等，他們的類型都是用TargetRelativeDirectPointer來(lái)定義。我們現(xiàn)在來(lái)看一下TargetRelativeDirectPointer是什么？

從上面的源碼定義可以知道，它是一個(gè)模板類，（接收三個(gè)參數(shù)，?個(gè)是Runtime, ?個(gè)是Pointee , Bool類型默認(rèn)為T(mén)rue）。接下來(lái)我們看一下RelativeDirectPointer。

這個(gè)指針類代碼比較簡(jiǎn)單，其中 T 就是我們進(jìn)來(lái)的類型，Offset就是int32_t 的類型，從字面意思上看應(yīng)該是偏移量之類的。我們?cè)倏聪滤膅et()方法。

從以上代碼，我們可以看出TargetRelativeDirectPointer應(yīng)該是一個(gè)用來(lái)相對(duì)尋址的指針類。在 Swift中引??個(gè)實(shí)例對(duì)象有兩種情況：一種是直接尋址，另外一種是相對(duì)尋址。比如 TargetEnumDescriptor 中的 Name，這個(gè) Name 存儲(chǔ)的值并不是 Name 表意上的值，Name存儲(chǔ)的是一個(gè)叫做相對(duì)偏移量或者叫偏移信息。此時(shí)，我們拿到 Name 的值的內(nèi)存地址做法是：Name 的內(nèi)存地址 + 相對(duì)偏移量。在 Swift 里面有很多這樣的偏移信息，這樣做可以節(jié)省內(nèi)存空間，避免存儲(chǔ)大量的內(nèi)存地址。

對(duì)此，我們把TargetRelativeDirectPointer給還原出來(lái)。還原代碼如下：

struct TargetRelativeDirectPointer<Pointee>{
    var offset: Int32
    
    mutating func getmeasureRelativeOffset() -> UnsafeMutablePointer<Pointee>{
        let offset = **self**.offset   
        return withUnsafePointer(to: &self) { p in
           return UnsafeMutablePointer(mutating: UnsafeRawPointer(p).advanced(by: numericCast(offset)).assumingMemoryBound(to: Pointee.self))
        }
    }
}

打印枚舉中的屬性

最后，我們來(lái)打印一下枚舉中的屬性。代碼如下：

enum Planet {
    case mercury, venus, earth, mars, jupiter, saturn, uranus, neptune
}
let ptr = unsafeBitCast(Planet.self as Any.Type to:UnsafeMutablePointer<TargetEnumMetadata>.self)
let namePtr = ptr.pointee.typeDescriptor.pointee.name.getmeasureRelativeOffset()
print("name: ",String(cString: namePtr))
print("NumPayloadCasesAndPayloadSizeOffset ",ptr.pointee.typeDescriptor.pointee.NumPayloadCasesAndPayloadSizeOffset)
print("NumEmptyCases ",ptr.pointee.typeDescriptor.pointee.NumEmptyCases)

打印結(jié)果如下

name:  Planet
NumPayloadCasesAndPayloadSizeOffset  0
NumEmptyCases  8

Struct Metadata探索

現(xiàn)在我們來(lái)解析一下struct類型的Metadata。

首先，和上面的Enum一樣，通過(guò)全局搜索，找到struct的MetaData是TargetStructMetadata類。通過(guò)它的繼承鏈TargetStructMetadata-> TargetValueMetadata -> TargetMetadata可以知道，TargetStructMetadata的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和TargetEnumMetadata一樣，因此，我們可以還原一下 TargetStructMetadata的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)如下：

struct TargetStructMetadata {
    var kind: Int
    var typeDescriptor: UnsafeRawPointer
}

然后，我們?nèi)ふ襱ypeDescriptor的類型，從TargetStructMetadata的源碼中，我們找到typeDescriptor的類型是TargetStructDescriptor。我們?nèi)ニ阉鱐argetStructDescriptor的源碼，得到了TargetStructDescriptor類的定義以及屬性如下：

class TargetStructDescriptor final: public TargetValueTypeDescriptor<Runtime>,
        public TrailingGenericContextObjects<TargetStructDescriptor<Runtime>,
                TargetTypeGenericContextDescriptorHeader,
/*additional trailing objects*/
                TargetForeignMetadataInitialization<Runtime>,
                TargetSingletonMetadataInitialization<Runtime>,
                TargetCanonicalSpecializedMetadatasListCount<Runtime>,
                TargetCanonicalSpecializedMetadatasListEntry<Runtime>,
                TargetCanonicalSpecializedMetadatasCachingOnceToken<Runtime>> {
    uint32_t NumFields;
    uint32_t FieldOffsetVectorOffset;
}

從源碼中我們可以看到，TargetStructDescriptor繼承自TargetValueTypeDescriptor，因此繼承鏈和TargetEnumDescriptor一樣，我們還原出來(lái)的TargetStructDescriptor的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)如下：

struct TargetStructDescriptor{
    var flags: Int32
    var parent: TargetRelativeDirectPointer<UnsafeRawPointer>
    var name: TargetRelativeDirectPointer<CChar>
    var accessFunctionPointer: TargetRelativeDirectPointer<UnsafeRawPointer>
    var fieldDescriptor: TargetRelativeDirectPointer<FieldDescriptor>
    var NumFields: UInt32
    var FieldOffsetVectorOffset: UInt32
    ```
    func getFieldOffsets(_ metadata: UnsafeRawPointer) -> UnsafePointer<Int32> {
            return UnsafeRawPointer(metadata.assumingMemoryBound(to: Int.self).advanced(by: numericCast(self.FieldOffsetVectorOffset))).assumingMemoryBound(to: Int32.self)
    }
    //參考handyjson 中
    var genericArgumentOffset: Int {
        return 2
    }

}

此時(shí)`TargetStructMetadata`中的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)也可以修改一下
```swift
struct TargetStructMetadata{
    var kind: Int
    var typeDescriptor: UnsafeMutablePointer<TargetStructDescriptor>
}

接著我們還原FieldDescriptor的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。我們先找到FieldDescriptor類的源碼，找出它的屬性，和方法，代碼如下：

class FieldDescriptor {
    const FieldRecord *getFieldRecordBuffer() const {
        return reinterpret_cast<const FieldRecord *>(this + 1);
    }
public:
    const RelativeDirectPointer<const char> MangledTypeName;
    const RelativeDirectPointer<const char> Superclass;
    FieldDescriptor() = delete;
    const FieldDescriptorKind Kind;
    const uint16_t FieldRecordSize;
    const uint32_t NumFields;
    llvm::ArrayRef<FieldRecord> getFields() const {
        return {getFieldRecordBuffer(), NumFields};
    }
}

我們來(lái)看一下getFields()方法，這個(gè)方法就是獲取 fields 的方法，fields 存的是 FieldRecords，通過(guò)getFieldRecordBuffer()來(lái)讀取FieldRecords。

在getFieldRecordBuffer()方法中，通過(guò) reinterpret_cast 將 (this + 1) 強(qiáng)制轉(zhuǎn)換成 FieldRecord * 類型。所以我們可以推測(cè)這個(gè) fields 是一塊連續(xù)的內(nèi)存空間，這一塊連續(xù)的內(nèi)存空間存儲(chǔ)的是 FieldRecord 類型，并且 NumFields 是它的容量大小。

在 C++ 中， this 是一個(gè)指向該對(duì)象的指針，由于它是一個(gè)指針，因此它可以應(yīng)用指針?biāo)阈g(shù)甚至數(shù)組索引。如果這個(gè) this 是數(shù)組中的一個(gè)元素，(this + 1) 則將指向數(shù)組中的下一個(gè)對(duì)象。

所以我們可以把FieldDescriptor的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)還原成下面結(jié)構(gòu)。

struct FieldDescriptor {
    var MangledTypeName: TargetRelativeDirectPointer<CChar>
    var Superclass: TargetRelativeDirectPointer<CChar>
    var Kind: UInt16
    var FieldRecordSize:UInt16
    var NumFields: UInt32
    var fields: FieldRecordBuffer<FieldRecord>
}

其中FieldRecordBuffer我們可以把它還原成一個(gè)有連續(xù)空間的數(shù)組，容量為NumFields，存儲(chǔ)的是FieldRecord。還原結(jié)構(gòu)如下：

struct FiledRecordBuffer<Element>{
    var element: Element    
    mutating func buffer(n: Int) -> UnsafeBufferPointer<Element> {
        return withUnsafePointer(to: &self) {
            let ptr = $0.withMemoryRebound(to: Element.self, capacity: 1) { start in
                return start
            }
            return UnsafeBufferPointer(start: ptr, count: n)
        }
    }
    
    mutating func index(of i: Int) -> UnsafeMutablePointer<Element> {
        return withUnsafePointer(to: &self) {
            return UnsafeMutablePointer(mutating: UnsafeRawPointer($0).assumingMemoryBound(to: Element.self).advanced(by: i))
        }
    }
}

最后我們看一下FieldRecord的源碼，得到的源碼屬性如下：

class FieldRecord {
    const FieldRecordFlags Flags;
public:
    const RelativeDirectPointer<const char> MangledTypeName;
    const RelativeDirectPointer<const char> FieldName;
}

還原FieldRecord得到的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)如下：

struct FieldRecord {
    var Flags: UInt32
    var MangledTypeName: TargetRelativeDirectPointer<CChar>
    var FieldName: TargetRelativeDirectPointer<CChar>
}

至此，我們把結(jié)構(gòu)體的MetaData結(jié)構(gòu)都還原出來(lái)。

獲取結(jié)構(gòu)體的屬性

現(xiàn)在我們來(lái)驗(yàn)證一下結(jié)構(gòu)體，獲取結(jié)構(gòu)體的屬性。代碼如下：

@_silgen_name("swift_getTypeByMangledNameInContext")
func swift_H_getTypeByMangledNameInContext(typeName: UnsafeRawPointer, len: Int, context: UnsafeRawPointer, generic: UnsafeRawPointer) -> UnsafeRawPointer
protocol BridgeProtocol {
}
extension BridgeProtocol {
    static func get(from pointer: UnsafeRawPointer) -> Any {
        pointer.assumingMemoryBound(to: Self.self).pointee
    }
}
struct BridgeProtocolMetadata {
    let type: Any.Type
    let witness: Int
}
func customCast(type: Any.Type) -> BridgeProtocol.Type {
    let container = BridgeProtocolMetadata(type: type, witness: 0)
    let cast = unsafeBitCast(container, to: BridgeProtocol.Type.self)
    return cast
}
struct LGStudent {
    var age = 18
    var name = "FWJ"
    let money = 2000
}
var t = LGStudent()
let ptr = unsafeBitCast(LGStudent.self as Any.Type, to: UnsafeMutablePointer<TargetStructMetadata>.self)
print("----------開(kāi)始解析---------------")
let namePtr = ptr.pointee.typeDescriptor.pointee.name.getmeasureRelativeOffset()
let filedNum = ptr.pointee.typeDescriptor.pointee.NumFields
print("當(dāng)前結(jié)構(gòu)體的名稱: \(String(cString: namePtr))")
print("當(dāng)前結(jié)構(gòu)體的屬性數(shù)量 \(filedNum)")
print("============開(kāi)始解析屬性============")
let offsets = ptr.pointee.typeDescriptor.pointee.getFieldOffsets(UnsafeRawPointer(ptr).assumingMemoryBound(to: Int.self))
for i in 0..<filedNum {
    let fieldRecord = ptr.pointee.typeDescriptor.pointee.fieldDescriptor.getmeasureRelativeOffset().pointee.fields.index(of: Int(i))
   
    let fieldOffset = offsets[Int(i)]
    let fieldName = fieldRecord.pointee.FieldName.getmeasureRelativeOffset()
    print("--- \(String(cString: fieldName)) 屬性信息 ---")    
    let mangledTypeName = fieldRecord.pointee.MangledTypeName.getmeasureRelativeOffset()
    print("mangledTypeName: \(String(cString: mangledTypeName))")
    
    let typeNameLength = Int(256)    
    let genericVector = UnsafeRawPointer(ptr).advanced(by: ptr.pointee.typeDescriptor.pointee.genericArgumentOffset * MemoryLayout<UnsafeRawPointer>.size).assumingMemoryBound(to: Any.Type.self)
    
    **let** fieldType = swift_H_getTypeByMangledNameInContext(typeName: mangledTypeName, len: typeNameLength, context: UnsafeRawPointer(ptr.pointee.typeDescriptor), generic: genericVector)
    let type = unsafeBitCast(fieldType, to: Any.Type.self)
    print("fieldType: \(type)")    
    let brigeProtocolType = customCast(type: type)
    
    let instanceAddress = withUnsafePointer(to: &t) {
        return UnsafeRawPointer($0)
    }
       
    let fieldValue = brigeProtocolType.get(from: instanceAddress.advanced(by: Int(fieldOffset)))
    print("fieldValue: \(fieldValue)")
    print("--- \(String(cString: fieldName)) 屬性信息 ---")
}
//打印結(jié)果
----------開(kāi)始解析---------------
當(dāng)前結(jié)構(gòu)體的名稱: LGStudent**
當(dāng)前結(jié)構(gòu)體的屬性數(shù)量 3
============開(kāi)始解析屬性============
--- age 屬性信息 ---
mangledTypeName: Si
fieldType: Int
fieldValue: 18
--- age 屬性信息 ---
--- name 屬性信息 ---
mangledTypeName: SS
fieldType: String
fieldValue: FWJ
--- name 屬性信息 ---
--- money 屬性信息 ---
mangledTypeName: Si
fieldType: Int
fieldValue: 2000
--- money 屬性信息 ---

swift_getTypeByMangledNameInContext 函數(shù)

這個(gè)函數(shù)的源碼在MetadataLookup.cpp文件中，我們來(lái)看一下它的具體實(shí)現(xiàn)

SWIFT_CC(swift) SWIFT_RUNTIME_EXPORT
const Metadata * _Nullable
swift_getTypeByMangledNameInContext(
                             const char *typeNameStart,
                             size_t typeNameLength,
                             const TargetContextDescriptor<InProcess> *context,
                             const void * const *genericArgs) {
    llvm::StringRef typeName(typeNameStart, typeNameLength);
    SubstGenericParametersFromMetadata substitutions(context, genericArgs);
    return swift_getTypeByMangledName(MetadataState::Complete, typeName,
                                genericArgs,
                                [&substitutions](unsigned depth, unsigned index) {
                                    return substitutions.getMetadata(depth, index);
                                },
                                [&substitutions](const Metadata *type, unsigned index) {
                                    return substitutions.getWitnessTable(type, index);
                                }).getType().getMetadata();
}

這個(gè)函數(shù)返回的是Metadata類型的指針，也就是Swift函數(shù)中的Type類型?？梢酝ㄟ^(guò)這個(gè)函數(shù)獲取到每個(gè)函數(shù)的類型。但是這個(gè)函數(shù)是C++函數(shù)，需要把它轉(zhuǎn)換成Swift函數(shù)。這里參考了HandyJSON這個(gè)第三方庫(kù)，使用@_silgen_name映射成swift函數(shù)。具體代碼如下：

@_silgen_name("swift_getTypeByMangledNameInContext")
func swift_H_getTypeByMangledNameInContext(typeName: UnsafeRawPointer, len: Int, context: UnsafeRawPointer, generic: UnsafeRawPointer) -> UnsafeRawPointer

獲取屬性的值

我們可以根據(jù)類型和 FieldOffsetVectorOffset屬性值存儲(chǔ)相對(duì)于實(shí)例的偏移量獲取屬性值，獲取屬性值存儲(chǔ)的指針。參考 HandyJSON 通過(guò)協(xié)議中Self 代表真實(shí)的類型去讀取指針的值。代碼如下：

protocol BridgeProtocol {
}
extension BridgeProtocol {
    static func get(from pointer: UnsafeRawPointer) -> Any {
        pointer.assumingMemoryBound(to: Self.self).pointee
    }
}
struct BridgeProtocolMetadata {
    let type: Any.Type
    let witness: Int
}
func customCast(type: Any.Type) -> BridgeProtocol.Type {
    let container = BridgeProtocolMetadata(type: type, witness: 0)
    let cast = unsafeBitCast(container, to: BridgeProtocol.Type.self)
    return cast
}

這個(gè)函數(shù)傳入一個(gè)Any.Type的類型，通過(guò)它來(lái)創(chuàng)建一個(gè)協(xié)議的 Metadata結(jié)構(gòu)相同的BrigeProtocolMetadata實(shí)例
通過(guò) BrigeProtocolMetadata轉(zhuǎn)換成協(xié)議的 BrigeProtocol.Type.self，也就是協(xié)議的 Metadata，那么此時(shí)這個(gè)協(xié)議類型可以獲取到屬性的真實(shí)類型
將屬性值指針轉(zhuǎn)換為 Self類型的類型指針，通過(guò)pointee就可以獲取真實(shí)的值

以上就是Swift進(jìn)階教程Mirror反射示例詳解的詳細(xì)內(nèi)容，更多關(guān)于Swift進(jìn)階Mirror反射的資料請(qǐng)關(guān)注腳本之家其它相關(guān)文章！

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