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簡單分析Swift語言的一些基本特征

更新時間：2015年07月16日 10:44:17 投稿：goldensun

這篇文章主要介紹了Swift語言的一些基本特征,本文從各語言最基礎(chǔ)的類與對象等方面來講,需要的朋友可以參考下

Swift是蘋果公司最新推出的編程語言，據(jù)很多人說，是用來”代替“Objective-C。但是沒有確切的證據(jù)。我花了一些時間對Swift二進制和運行環(huán)境實施逆向工程技術(shù)，然后我對Swift有些少許的發(fā)現(xiàn)。目前為止，結(jié)論就是：Swift是沒有消息機制的Objective-C。

對象

信不信由你，Swift中的對象就是Objective-C的對象。在Mach-O二進制文件中，__objc_classlist包含每個二進制文件中類的數(shù)據(jù)。其結(jié)構(gòu)如下所示：

復(fù)制代碼代碼如下:

struct objc_class {

    uint64_t isa;

    uint64_t superclass;

    uint64_t cache;

    uint64_t vtable;

    uint64_t data;

};

（注：所有結(jié)構(gòu)都來自64位版本）

注意data記錄，它指向了類中的一個列出方法、實例變量和協(xié)議等內(nèi)容的結(jié)構(gòu)體。通常，data是8個字節(jié)對齊的，但是對于Swift類，data的最后一位僅為1個字節(jié)。

類

Swift類的真正結(jié)構(gòu)是有一點奇怪的。Swift類沒有Objective-C方法。我們將在以后實現(xiàn)它。Swift類的變量存儲為實例變量。Swift的getter和setter方法真正修改的是實例變量的值。奇怪的是swift類的實例變量沒有類型編碼。通常應(yīng)該指向類型編碼的指針為NULL。這大概是由于事實上Objective-C運行時是不支持處理Swift變量本身。

繼承

Swift的繼承是你所期待的。在Swift中，Square是shape的子類也是Objective-C類Shape的子類。然而，在Swift類中沒有超類？

例如

復(fù)制代碼代碼如下:

class Shape { }

在這個例子中，Shape類是SwiftObject的子類。SwiftObject是一個根Objective-C類，類似于NSObject。它沒有超類，意味著isa指向自身。它的目的是使用Swift運行時方法比如allocation和deallocation代替標(biāo)準(zhǔn)的Objective-C運行時方法。例如，(void)retain不會調(diào)用objc_retain，但是它會調(diào)用swift_retain。

類方法

就像我之前提到的，Swift對象的類沒有方法，以此代替的是類似C++的函數(shù)，名稱改編和所有東西。這可能是為什么Swift聲稱比Objective-C更快的原因。不再需要為 objc_msgSend 尋找和調(diào)用方法實現(xiàn)。

在Objective-C里面，方法像這樣實現(xiàn)：

復(fù)制代碼代碼如下:

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

Swift 方法非常類似，但是輕微使用了不同的參數(shù)排布， self 作為最后一個參數(shù)傳遞，并且沒有選擇器。

復(fù)制代碼代碼如下:

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

虛表

類似C++一樣，Swift類也具有一個虛表，用于列出類中的方法。它直接被放置在二進制文件中的類數(shù)據(jù)之后，并且看起來是這樣的：

復(fù)制代碼代碼如下:

struct swift_vtable_header {

    uint32_t vtable_size;

    uint32_t unknown_000;

    uint32_t unknown_001;

    uint32_t unknown_002;

    void* nominalTypeDescriptor;

    // vtable pointers

}

據(jù)我所知，Swift類中的虛表僅在編譯期間可見時被使用。否則，它將看起來就是一堆亂糟糟的符號。

命名重整

Swift保持函數(shù)的元數(shù)據(jù)在各自的符號，這就叫做命名重整。元數(shù)據(jù)寶庫奧函數(shù)的名稱（顯而易見的），屬性，模塊名稱，參數(shù)類型，返回值類型，還有更多的數(shù)據(jù)，例如這個例子

復(fù)制代碼代碼如下:

class Shape{

    func numberOfSides() -> Int {

        return 5

    }

}

simpleDescription方法的重整命名是：

_TFC9swifttest5Shape17simpleDescriptionfS0_FT_Si。下面是詳細(xì)說明：

_T - 所有Swift符號的前綴，每一個符號都是從_T開始。

F - 函數(shù)

C - 類的函數(shù)（方法）

9swifttest - 帶有長度前綴的模塊名

5Shape - 函數(shù)所屬的類，帶有長度前綴

17simpleDescription - 函數(shù)名

f - 函數(shù)屬性。在這個例子中它是f，這是一個普通函數(shù)。

S0_FT- 我不是特別確定這是什么意思，但是它是參數(shù)和返回類型開始的標(biāo)記

‘_' - 這個下劃線分割了參數(shù)和返回值的類型。因為函數(shù)沒有帶參數(shù)，它直接跟在了S0_FT的后面

S - 返回值的開始。'S'代表Swift；返回類型是Swift的內(nèi)建類型，下一個字符決定了類型

i - 這是Swift的內(nèi)建類型。一個小寫的"I"代表了Int.

函數(shù)屬性

字符類型

f 普通函數(shù)

s setter

g getter

d 析構(gòu)函數(shù)

D 釋放器

c 構(gòu)造函數(shù)

C 分配器

Swift內(nèi)部函數(shù)

字符類型

a 數(shù)組

b 布爾型

c 字符常量

d 雙精度浮點數(shù)

f 單精度浮點型

i 整型

u UInt類型

Q 隱式可選

S 字符串型

除了函數(shù)之外，還有很多命名轉(zhuǎn)換機制，此處我僅給出一個簡短的概述。

掛鉤函數(shù)

受夠了語義這部分，讓我們接觸點有趣的東西！比方說我們有一個像這樣的類：

復(fù)制代碼代碼如下:

class Shape {

    var numberOfSides: Int;

    init(){

        numberOfSides = 5;

    }

}

比如我們想將numberOfSides的值改為4，很多種方法可以做到。我們可以使用MobileSubstrate掛到getter方法中，然后更改返回值，就像這樣：

復(fù)制代碼代碼如下:

int (*numberOfSides)(id self);

MSHook(int, numberOfSides, id self){

    return 4;

}

%ctor{

    numberOfSides = (int (*)(id self)) dlsym(RTLD_DEFAULT, "_TFC9swifttest5Shapeg13numberOfSidesSi");

    MSHookFunction(numberOfSides, MSHake(numberOfSides));

}

如果我們創(chuàng)建了一個形狀的實例，并且打印出numberOfSides的值，我們得到了4！看起來不錯，對不？現(xiàn)在，我知道你可能在想，難道我們不應(yīng)該是返回一個對象而非常量4嗎？

好吧，在Swift里，許多內(nèi)建類型是書面量來的。一個Int型，舉個例子，和C語言里面的int型一樣（盡管它可以是一個長整形——不要讓我碰到這種情況）。一個小小的提示，String 類型有點古老，這是一個低位優(yōu)先的UTF-16字符串，所以沒有C的字面量能用。

讓我們來做同樣的事情，但這一次，我們不是在獲取器上，而是在獲取器上設(shè)鉤。

復(fù)制代碼代碼如下:

void (*setNumberOfSides)(int newNumber, id self);

MSHook(void, setNumberOfSides, int newNumber, id self){

    _setNumberOfSides(4, self);

}

%ctor {

    setNumberOfSides = (void (*)(int newNumber, id self)) dlsym(RTLD_DEFAULT, "_TFC9swifttest5Shapes13numberOfSidesSi");

    MSHookFunction(setNumberOfSides, MSHake(setNumberOfSides));

}

再嘗試一下，然后。。。。。。還是5。怎么回事，你問？好吧，在Swift里某些地方，函數(shù)是內(nèi)聯(lián)化的。類構(gòu)造器就是其中一個的地方。它直接設(shè)置numberOfSides 為ivar，設(shè)置器將僅在數(shù)值再次被頂層代碼設(shè)置的時候被調(diào)用。在那被調(diào)用，你知道么，我們得到了4。

最終，讓我們通過直接設(shè)置實例變量的值來修改numberOfSides。

復(fù)制代碼代碼如下:

void (*setNumberOfSides)(int newNumber, id self);

MSHook(void, setNumberOfSides, int newNumber, id self){

    MSHookIvar<int>(self, "numberOfSides") = 4;

}

%ctor {

    setNumberOfSides = (void (*)(int newNumber, id self)) dlsym(RTLD_DEFAULT, "_TFC9swifttest5Shapes13numberOfSidesSi");

    MSHookFunction(setNumberOfSides, MSHake(setNumberOfSides));

}

這個函數(shù)是可以實現(xiàn)功能的，雖然不建議這樣做，但是確實有效果。

這是目前我所要寫的內(nèi)容。當(dāng)然，還有很多其他的內(nèi)容我正在看，包括witness表，由于我了解不多，所以這里我也沒辦法寫出總結(jié)。很多內(nèi)容在這篇文章里有變更，他們僅是我目前對運行和查看用Swift語言編譯的二進制文件逆向工程操作所得到的東西。

我所發(fā)現(xiàn)的東西應(yīng)該是非常不錯的，這意味著MobileSubstrate不會隨著Objective-C一同消亡，并且，微調(diào)仍然可以進行！我很想知道將來在越獄場景下的應(yīng)用商店中將會是怎樣一番情景……難道logo可以更新用來自動銷毀命名？甚至是處理常見的 Swift 類型的庫……

如果你發(fā)現(xiàn)更多的關(guān)于Swift如何工作的東西，不要猶豫，請讓我知道！

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