Swift-进阶 07：Mirror源码解析

本文主要是分析Mirror的底层实现，以及根据Mirror底层原理仿写其结构的实现

在Swift-进阶 06：反射Mirror & 错误处理文章中，我们介绍了Mirror的使用，即JSON解析，对此我们有如下一些疑问：

• 1、系统是如何通过Mirror获取对应的属性以及值的？

• 2、Swift众所周知是一门静态语言，系统在底层到底做了什么，使swift具有了反射的特性呢？

下面我们来对Mirror的底层实现进行探索

Mirror底层源码分析

反射的API主要是由两部分实现的

• 一部分是通过Swift实现，即ReflectionMirror.swift

• 一部分是通过C++实现，即ReflectionMirror.mm

• 两者之间是通过暴露给swift的C++函数进行通信，即@_silgen_name修饰符会通知swift编译器将这个swift函数映射成C++函数的符号

• Mirror的源码是在Mirror.swift文件中,路径为swift->stdlib->public->core->Mirror.swift

swift 使用技巧

使用@_silgen_name关键字声明的方法，实际调用是括号中的方法，例如swift_cjl_add实际调用的是c中的cjl_add

• 通过C定义一个方法，在swift中使用

 

<!--1、定义c方法-->
//.h声明
int cjl_add(int a, int b);
//.c中实现
int cjl_add(int a, int b){
    return a+b;
}

<!--2、桥接文件中引入头文件-->
#import "test.h"

<!--3、swift使用-->
var value = cjl_add(10, 20)
print(value)

<!--4、打印结果-->
30

• 可以将上述代码中的第2步去掉删除，采用@_silgen_name关键字

 

<!--1、swift中针对cjl_add方法的声明-->
//通过@_silgen_name声明
@_silgen_name("cjl_add")
func swift_cjl_add(_ a: Int32, _ b: Int32) -> Int32

<!--2、使用-->
var value = swift_cjl_add(20, 30)
print(value)

<!--3、打印结果-->
50

分析Mirror

• 在Mirror.swift文件中找到Mirror，是一个结构体类型

  

  Mirror结构体

   

• 查找其初始化方法public init(reflecting subject: Any)

 

public init(reflecting subject: Any) {
//判断 subject 是否符合 CustomReflectable动态类型
if case let customized as CustomReflectable = subject {
//如果符合，则由 customMirror 确定属性
self = customized.customMirror
} else {
//如果不符合，则由语言生成
self = Mirror(internalReflecting: subject)
}
}

• 查找internalReflecting方法（路径为swift->stdlib->public->core->ReflectionMirror.swift）

 

extension Mirror {
// Mirror的初始化器中检索需要的信息
/*
  - subject 将要被反射的值
  - subjectType 将要被反射的subject值的类型，通常是值的运行时类型
  - 
  */ 
internal init(internalReflecting subject: Any,
              subjectType: Any.Type? = nil,
              customAncestor: Mirror? = nil)
{
//根据_getNormalizedType获取传入的subject的真正类型，其中type(of: subject)获取的动态类型
let subjectType = subjectType ?? _getNormalizedType(subject, type: type(of: subject))
// 获取属性大小
let childCount = _getChildCount(subject, type: subjectType)
// 遍历，将属性存储到字典中
let children = (0 ..< childCount).lazy.map({
// getChild函数时C++的_getChild 函数的简单封装，将标签名字中包含的C字符串转换为Swift字符串
getChild(of: subject, type: subjectType, index: $0)
})
// 赋值给Mirror的属性children
self.children = Children(children)
// 设置父类反射
self._makeSuperclassMirror = {//按需求构建父类的Mirror的闭包
// 获取传入对象的类
guard let subjectClass = subjectType as? AnyClass,
// 获取父类
let superclass = _getSuperclass(subjectClass) else {
return nil//非类的类型、没有父类的类的Mirror，会获取到nil
}

// 调用者可以用一个可作为父类的Mirror直接返回Mirror实例来指定自定义的祖先的表现
// Handle custom ancestors. If we've hit the custom ancestor's subject type,
// or descendants are suppressed, return it. Otherwise continue reflecting.
if let customAncestor = customAncestor {
if superclass == customAncestor.subjectType {
return customAncestor
}
if customAncestor._defaultDescendantRepresentation == .suppressed {
return customAncestor
}
}
// 给相同值返回一个将 superclass作为 subjectType的新的Mirror
return Mirror(internalReflecting: subject,
                    subjectType: superclass,
                    customAncestor: customAncestor)
}

// 获取并解析显示的样式，并设置Mirror的其他属性
let rawDisplayStyle = _getDisplayStyle(subject)
switch UnicodeScalar(Int(rawDisplayStyle)) {
case "c": self.displayStyle = .class
case "e": self.displayStyle = .enum
case "s": self.displayStyle = .struct
case "t": self.displayStyle = .tuple
case "\0": self.displayStyle = nil
default: preconditionFailure("Unknown raw display style '\(rawDisplayStyle)'")
}

self.subjectType = subjectType
self._defaultDescendantRepresentation = .generated
}
// 快速查找
internal static func quickLookObject(_ subject: Any) -> _PlaygroundQuickLook? {
#if _runtime(_ObjC)
let object = _getQuickLookObject(subject)
return object.flatMap(_getClassPlaygroundQuickLook)
#else
return nil
#endif
}
}

????
<!--superclassMirror属性的底层返回-->
public var superclassMirror: Mirror? {
return _makeSuperclassMirror()
}
nternal let _makeSuperclassMirror: () -> Mirror?

1、通过_getNormalizedType获取传入的subject的真正类型
2、通过_getChildCount方法获取类中的属性个数
3、遍历属性，通过getChild方法（C++的_getChild 函数的简单封装）将标签名字中包含的C字符串转换为Swift字符串，并将属性存储到字典中，赋值给Mirror的属性children
4、Mirror有一个属性superclassMirror，会返回该类的父类，其底层是返回一个_makeSuperclassMirror属性，用于保存父类的Mirror闭包。首先会通过subjectType获取父类，然后按照需求构建父类的Mirror闭包，如果是非类的类型、没有父类的类的Mirror，会获取到nil。反之，则直接返回一个可作为父类的Mirror的实例对象。
5、获取并解析显示的样式，并设置Mirror的其他属性

• 进入_getNormalizedType的实现，根据定义，最终会调用C++中的swift_reflectionMirror_normalizedType -> Call方法

 

@_silgen_name("swift_reflectionMirror_normalizedType")
internal func _getNormalizedType<T>(_: T, type: Any.Type) -> Any.Type
????
SWIFT_CC(swift) SWIFT_RUNTIME_STDLIB_API
const Metadata *swift_reflectionMirror_normalizedType(OpaqueValue *value,
const Metadata *type,
const Metadata *T) {
return call(value, T, type, [](ReflectionMirrorImpl *impl) { return impl->type; });
}
????
/*
- passedValue 实际需要传入的swift的值的指针
- T 该值的静态类型
- passedType 被显式传入且会用在反射过程中的类型
- f 传递被查找到的会被调用的实现的对象引用
- 返回值：返回f参数调用时的返回值
*/ 
template<typename F>
auto call(OpaqueValue *passedValue, const Metadata *T, const Metadata *passedType,
const F &f) -> decltype(f(nullptr))
{
// 获取type
const Metadata *type;
  OpaqueValue *value;
  std::tie(type, value) = unwrapExistential(T, passedValue);
// 判断传入type是否为空，如果不为空，则直接赋值给type
if (passedType != nullptr) {
    type = passedType;
}
// 使用 ReflectionMirrorImpl 子类的实例去结束调用f，然后会调用这个实例上的方法去真正的工作完成
  auto call = [&](ReflectionMirrorImpl *impl) {
// 返回的type是传入非type
    impl->type = type;
    impl->value = value;
    auto result = f(impl);
return result;
};

.....

switch (type->getKind()) {
case MetadataKind::Tuple: {//元组
......
}
case MetadataKind::Struct: {//结构体
......
}
case MetadataKind::Enum://枚举
case MetadataKind::Optional: {//可选
......
}

......
}

????
<!--unwrapExistential实现-->
static std::tuple<const Metadata *, OpaqueValue *>
unwrapExistential(const Metadata *T, OpaqueValue *Value) {
// If the value is an existential container, look through it to reflect the
// contained value.如果该值是一个存在的容器，请查看它以反映包含的值。
// TODO: Should look through existential metatypes too, but it doesn't
// really matter yet since we don't have any special mirror behavior for
// concrete metatypes yet.
while (T->getKind() == MetadataKind::Existential) {
    auto *existential
= static_cast<const ExistentialTypeMetadata *>(T);

// Unwrap the existential container.打开存在容器
T = existential->getDynamicType(Value);
    Value = existential->projectValue(Value);

// Existential containers can end up nested in some cases due to generic
// abstraction barriers.  Repeat in case we have a nested existential.
}
return std::make_tuple(T, Value);
}

????
<!--getDynamicType的实现-->
template<> const Metadata *
ExistentialTypeMetadata::getDynamicType(const OpaqueValue *container) const {
// 根据 获取此存在类型使用的表示形式 判断
switch (getRepresentation()) {
case ExistentialTypeRepresentation::Class: {
    auto classContainer =
      reinterpret_cast<const ClassExistentialContainer*>(container);
    void *obj = classContainer->Value;
return swift_getObjectType(reinterpret_cast<HeapObject*>(obj));
}
case ExistentialTypeRepresentation::Opaque: {
    auto opaqueContainer =
      reinterpret_cast<const OpaqueExistentialContainer*>(container);
return opaqueContainer->Type;
}
case ExistentialTypeRepresentation::Error: {
const SwiftError *errorBox
= *reinterpret_cast<const SwiftError * const *>(container);
return errorBox->getType();
}
}

swift_runtime_unreachable(
"Unhandled ExistentialTypeRepresentation in switch.");
}

call中主要是一个大型switch声明和一些额外的代码去处理特殊的情况，主要是会ReflectionMirrorImpl 的子类实例去结束调用 f，然后会调用这个实例上的方法去让真正的工作完成。

1、首先根据unwrapExistential获取type类型，其依赖于metaData元数据
2、判断传入的passedType是否为空，如果不为空，则直接赋值给type
3、使用 ReflectionMirrorImpl子类的实例去结束调用f，然后会调用这个实例上的方法去真正的工作完成

swift-source源码调试_getNormalizedType方法

• 运行swift源码，在Call函数的第一行加断点

• 在源码终端依次输入下面代码

 

class CJLTeacher{var age = 18}
var t = CJLTeacher()
let mirror = Mirror(reflecting: t)

运行结果如下，会在call的调用处断住

调试-1

其中参数的调试结果如下：

• 其中value 是Mirror实例

• type是 type(of:)获取的类型

• T是自己传入的类型

  

  调试-2

   

ReflectionMirrorImpl 反射基类

ReflectionMirrorImpl的种类主要有以下几种：

• TupleImpl 元组的反射

• StructImpl 结构体的反射

• EnumImpl 枚举的反射

• ClassImpl 类的反射

• MetatypeImpl 元数据的反射

• OpaqueImpl 不透明类型的反射

这里主要以Struct的反射为例

• 首先查看ReflectionMirrorImpl的底层定义

 

// Abstract base class for reflection implementations.
struct ReflectionMirrorImpl {
const Metadata *type;
  OpaqueValue *value;

// 显示的样式
virtual char displayStyle() = 0;
// 属性个数
virtual intptr_t count() = 0;
// 获取偏移值
virtual intptr_t childOffset(intptr_t index) = 0;
// 获取元数据
virtual const FieldType childMetadata(intptr_t index,
const char **outName,
void (**outFreeFunc)(const char *)) = 0;
//获取属性
virtual AnyReturn subscript(intptr_t index, const char **outName,
void (**outFreeFunc)(const char *)) = 0;
//获取枚举的case名字
virtual const char *enumCaseName() { return nullptr; }

#if SWIFT_OBJC_INTEROP
// 快速查找
virtual id quickLookObject() { return nil; }
#endif

// For class types, traverse through superclasses when providing field
// information. The base implementations call through to their local-only
// counterparts.
// 递归查找父类的属性
virtual intptr_t recursiveCount() {
return count();
}
// 递归查找父类属性的偏移值
virtual intptr_t recursiveChildOffset(intptr_t index) {
return childOffset(index);
}
// 递归获取父类的元数据
virtual const FieldType recursiveChildMetadata(intptr_t index,
const char **outName,
void (**outFreeFunc)(const char *))
{
return childMetadata(index, outName, outFreeFunc);
}
// 析构函数
virtual ~ReflectionMirrorImpl() {}
};

• 进入StructImpl结构体的底层实现，需要注意一下几点：

 

// Implementation for structs.
// ReflectionMirrorImpl 的子类 StructImpl 结构体反射
struct StructImpl : ReflectionMirrorImpl {
bool isReflectable() {//是否支持反射
const auto *Struct = static_cast<const StructMetadata *>(type);
const auto &Description = Struct->getDescription();
return Description->isReflectable();
}
// 用 s 的显式样式来表明这是一个结构体
char displayStyle() {
return 's';
}

  intptr_t count() {
if (!isReflectable()) {
return 0;
}
// 首先也是找到metadata，然后通过metadata找到desc，然后找到fields，即 NumFields 记录属性的count
auto *Struct = static_cast<const StructMetadata *>(type);
return Struct->getDescription()->NumFields;//属性的count
}

  intptr_t childOffset(intptr_t i) {
auto *Struct = static_cast<const StructMetadata *>(type);
// 边界检查
if (i < 0 || (size_t)i > Struct->getDescription()->NumFields)
      swift::crash("Swift mirror subscript bounds check failure");

// Load the offset from its respective vector.
// 获取偏移值
return Struct->getFieldOffsets()[i];
}

const FieldType childMetadata(intptr_t i, const char **outName,
void (**outFreeFunc)(const char *)) {
    StringRef name;
    FieldType fieldInfo;
//通过getFieldAt获取属性的名称
    std::tie(name, fieldInfo) = getFieldAt(type, i);
assert(!fieldInfo.isIndirect() && "indirect struct fields not implemented");

*outName = name.data();
*outFreeFunc = nullptr;

return fieldInfo;
}
// subscript 用来获取当前属性的名称和值
  AnyReturn subscript(intptr_t i, const char **outName,
void (**outFreeFunc)(const char *)) {
// 获取metaadata
auto fieldInfo = childMetadata(i, outName, outFreeFunc);

auto *bytes = reinterpret_cast<char*>(value);
// 获取属性的偏移值
auto fieldOffset = childOffset(i);
// 计算字段存储的指针
auto *fieldData = reinterpret_cast<OpaqueValue *>(bytes + fieldOffset);

return copyFieldContents(fieldData, fieldInfo);
}
};

1、count方法中属性个数的获取，是通过metadata，然后找到其desc，然后找到NumFields获取的，即NumFields 记录属性的count
2、subscript方法主要用来获取当前属性的名称和值

• 首先获取metadata

• 然后获取属性的偏移值fieldOffset

• 通过首地址+偏移值，计算属性存储的指针

其他几种的分析类似，这里不再作说明

仿写Mirror结构

以上源码说了这么多，是不是还是有点难以理解，下面我们通过仿写底层的结构来帮助理解Mirror获取属性和值的原理

TargetStructMetadata结构体：struct的反射类

• 从Struct的反射类StructImpl中可以知道，其type的类型是StructMetadata

  

  type类型

   

• 在Metadata.h文件中搜索StructMetadata，其真正的类型是TargetStructMetadata

 

using StructMetadata = TargetStructMetadata<InProcess>;

• 从TargetStructMetadata -> TargetValueMetadata结构体，而
  TargetValueMetadata继承自TargetMetadata，在Swift-进阶 02：类、对象、属性文章中，我们已经知道，TargetMetadata中有一个属性kind（相当于OC中的isa），而TargetValueMetadata除了拥有父类的kind，还有一个description，用于记录元数据的描述

 

/// The common structure of metadata for structs and enums.
template <typename Runtime>
struct TargetValueMetadata : public TargetMetadata<Runtime> {
using StoredPointer = typename Runtime::StoredPointer;
TargetValueMetadata(MetadataKind Kind,
const TargetTypeContextDescriptor<Runtime> *description)
: TargetMetadata<Runtime>(Kind), Description(description) {}

//用于记录元数据的描述
/// An out-of-line description of the type.
  TargetSignedPointer<Runtime, const TargetValueTypeDescriptor<Runtime> * __ptrauth_swift_type_descriptor> Description;

......
}

TargetValueTypeDescriptor类：记录metadata信息

• 由上面可知，Description的类型是TargetValueTypeDescriptor，其中有两个属性

  • NumFields 用于记录属性的count

  • FieldOffsetVectorOffset 用于记录属性在metadata中便宜向量的偏移量

 

template <typename Runtime>
class TargetStructDescriptor final
: public TargetValueTypeDescriptor<Runtime>,
public TrailingGenericContextObjects<TargetStructDescriptor<Runtime>,
                            TargetTypeGenericContextDescriptorHeader,
/*additional trailing objects*/
                            TargetForeignMetadataInitialization<Runtime>,
                            TargetSingletonMetadataInitialization<Runtime>> {
......

/// The number of stored properties in the struct.
/// If there is a field offset vector, this is its length.
uint32_t NumFields;//记录属性的count
/// The offset of the field offset vector for this struct's stored
/// properties in its metadata, if any. 0 means there is no field offset
/// vector.
uint32_t FieldOffsetVectorOffset;//记录属性在metadata中便宜向量的偏移量

......
}

• 进入其继承链TargetValueTypeDescriptor -> TargetTypeContextDescriptor类，其中有3个属性

  • Name 用于记录类型的名称，标识当前的类型

  • AccessFunctionPtr 指向此类型的metadata访问函数的指针

  • Fields 指向类型的descriptor的指针

 

template <typename Runtime>
class TargetTypeContextDescriptor
: public TargetContextDescriptor<Runtime> {
public:
/// The name of the type. 类型的名称
  TargetRelativeDirectPointer<Runtime, const char, /*nullable*/ false> Name;

/// A pointer to the metadata access function for this type.
/// 指向此类型的元数据访问函数的指针
/// The function type here is a stand-in. You should use getAccessFunction()
/// to wrap the function pointer in an accessor that uses the proper calling
/// convention for a given number of arguments.
  TargetRelativeDirectPointer<Runtime, MetadataResponse(...),
/*Nullable*/ true> AccessFunctionPtr;

/// A pointer to the field descriptor for the type, if any.指向类型的字段描述符的指针
  TargetRelativeDirectPointer<Runtime, const reflection::FieldDescriptor,
/*nullable*/ true> Fields;

......
}

• 进入TargetContextDescriptor基类的定义，其中有两个参数

  • Flags 用于表示描述context的标志，包含kind和version

  • Parent 用于表示父类的context，如果是在顶层，则表示没有父类，则为NULL

 

/// Base class for all context descriptors.
template<typename Runtime>
struct TargetContextDescriptor {
/// Flags describing the context, including its kind and format version.
  ContextDescriptorFlags Flags;

/// The parent context, or null if this is a top-level context.
  TargetRelativeContextPointer<Runtime> Parent;

......
}

从上述的分析中我们可以得知，

• 属性的获取时通过baseDesc->Fields.get();（在ReflectionMirror.mm文件中getFieldAt方法），即是通过Description中的Fields属性获取，所以还需要分析Fields的类型TargetRelativeDirectPointer，其内部的类型是FieldDescriptor

RelativeDirectPointerImpl类：存放offset偏移量

• TargetRelativeDirectPointer的真正类型是RelativeDirectPointer -> RelativeDirectPointerImpl,RelativeDirectPointerImpl主要用于存放offset偏移量

  • 属性RelativeOffset，用于表示属性的相对偏移值，而不是直接存储地址，如下所示

    

    相对偏移值

     

  • 其中PointerTy、ValueTy就是传入的类型T、T的指针类型

 

template<typename T, bool Nullable, typename Offset>
class RelativeDirectPointerImpl {
private:
/// The relative offset of the function's entry point from *this.
  Offset RelativeOffset;

......

public:
using ValueTy = T;//是一个值
using PointerTy = T*;//是一个指针
}
//get方法 - 用于获取属性
  PointerTy get() const & {
// Check for null.检查是否为空
if (Nullable && RelativeOffset == 0)
return nullptr;

// The value is addressed relative to `this`. 值是相对于“this”寻址的
    uintptr_t absolute = detail::applyRelativeOffset(this, RelativeOffset);
return reinterpret_cast<PointerTy>(absolute);
}
......
}

????
<!--applyRelativeOffset的实现-->
template<typename BasePtrTy, typename Offset>
static inline uintptr_t applyRelativeOffset(BasePtrTy *basePtr, Offset offset) {
static_assert(std::is_integral<Offset>::value &&
                std::is_signed<Offset>::value,
"offset type should be signed integer");
// 指针地址
auto base = reinterpret_cast<uintptr_t>(basePtr);
// We want to do wrapping arithmetic, but with a sign-extended
// offset. To do this in C, we need to do signed promotion to get
// the sign extension, but we need to perform arithmetic on unsigned values,
// since signed overflow is undefined behavior.
auto extendOffset = (uintptr_t)(intptr_t)offset;
return base + extendOffset;//指针地址+存放的offset（偏移地址） -- 内存平移获取值
}

FieldDescriptor类：存放属性

进入FieldDescriptor类的定义，如下所示

 

class FieldDescriptor {
const FieldRecord *getFieldRecordBuffer() const {
return reinterpret_cast<const FieldRecord *>(this + 1);
}

public:
const RelativeDirectPointer<const char> MangledTypeName;
const RelativeDirectPointer<const char> Superclass;

......

const FieldDescriptorKind Kind;
const uint16_t FieldRecordSize;
const uint32_t NumFields;

......

// 获取所有属性，每个属性用FieldRecord封装
   llvm::ArrayRef<FieldRecord> getFields() const {
return {getFieldRecordBuffer(), NumFields};
}

......
} 

FieldRecord类：封装属性

进入FieldRecord类，其定义如下

 

class FieldRecord {
const FieldRecordFlags Flags;

public:
const RelativeDirectPointer<const char> MangledTypeName;
const RelativeDirectPointer<const char> FieldName;

上面主要分析了结构体通过Mirror获取属性和值涉及的类和结构体，其结构仿写代码如下

 

/// metadata元数据
struct StructMetadata {
//    （取自类 - TargetMetadata：kind）
//(继承关系：TargetStructMetadata -> TargetValueMetadata -> TargetMetadata)
var kind: Int
//    （取自结构体 -  TargetValueMetadata：Description）
var desc: UnsafeMutablePointer<StructMetadataDesc>
}

/// metada的描述信息
struct StructMetadataDesc {
//    （取自底层结构体 - TargetContextDescriptor：flags + parent）
var flags: Int32
var parent: Int32
//    （取自底层类 - TargetTypeContextDescriptor：name + AccessFunctionPtr + Fields）
//type的名称
//相对指针位置的存储
var name: RelativeDirectPointer<CChar>
//补充完整
var AccessFunctionPtr: RelativeDirectPointer<UnsafeRawPointer>
//是通过Fields的getFiledName获取属性名称
var Fields: RelativeDirectPointer<FieldDescriptor>
//    (取自底层类 - TargetClassDescriptor：NumFields + FieldOffsetVectorOffset)
//属性的count
var NumFields: Int32
var FieldOffsetVectorOffset: Int32
}

/// 属性的描述信息
//（取自底层类 - FieldDescriptor）
struct FieldDescriptor {
var MangledTypeName: RelativeDirectPointer<CChar>
var Superclass: RelativeDirectPointer<CChar>
var Kind: UInt16
var FieldRecordSize: Int16
var NumFields: Int32
//每个属性都是FieldRecord，记录在这个结构体中
var fields: FieldRecord//数组中是一个连续的存储空间
}

/// 属性封装类
//（取自底层类 - FieldRecord）
struct FieldRecord{
var Flags: Int32
var MangledTypeName: RelativeDirectPointer<CChar>
var FieldName: RelativeDirectPointer<CChar>
}


/// 记录offset偏移值
struct RelativeDirectPointer<T>{
var offset: Int32

//模拟RelativeDirectPointerImpl类中的get方法 this+offset指针
mutating func get() -> UnsafeMutablePointer<T>{
let offset = self.offset
return withUnsafePointer(to: &self) { p in
/*
             获得self，变为raw，然后+offset

             - UnsafeRawPointer(p) 表示this
             - advanced(by: numericCast(offset) 表示移动的步长，即offset
             - assumingMemoryBound(to: T.self) 表示假定类型是T，即自己制定的类型
             - UnsafeMutablePointer(mutating:) 表示返回的指针类型
            */
return UnsafeMutablePointer(mutating: UnsafeRawPointer(p).advanced(by: numericCast(offset)).assumingMemoryBound(to: T.self))
}
}
}

其使用如下

• 定义一个CJLTeacher类

 

struct CJLTeacher {
var age = 18
var name = "CJL"
}

• 1、首先获取指向metadata的指针

• 2、然后获取字符串的地址，例如name，并读取内存值

 

/将t1绑定到StructMetadata（unsafeBitCast-按位强转，非常危险，没有任何校验、没有任何修饰）
//unsafeBitCast - 所有的内存按位转换
//1、先获取指向metadata的指针
let ptr = unsafeBitCast(CJLTeacher.self as Any.Type, to: UnsafeMutablePointer<StructMetadata>.self)

//2、然后获取字符串的地址
/*
 ptr.pointee 表示StructMetadata
 ptr.pointee.desc.pointee 表示StructMetadataDesc
 ptr.pointee.desc.pointee.name 表示RelativeDirectPointer<T>
 */
let namePtr = ptr.pointee.desc.pointee.name.get()
print(String(cString: namePtr))
//读取内存值
print(ptr.pointee.desc.pointee.NumFields)

• 3、获取首地址，通过指针移动来获取访问属性的地址，例如输出age属性

 

//获取首地址
let filedDescriptorPtr = ptr.pointee.desc.pointee.Fields.get()
//指针移动来获取访问属性的地址
let recordPtr = withUnsafePointer(to: &filedDescriptorPtr.pointee.fields) {
/*
     - UnsafeRawPointer + assumingMemoryBound -- 类型指针
     - advanced 类型指针只需要移动 下标即可
     */
return UnsafeMutablePointer(mutating: UnsafeRawPointer($0).assumingMemoryBound(to: FieldRecord.self).advanced(by: 0))
}
//输出age属性
print(String(cString: recordPtr.pointee.FieldName.get()))

如果将advanced中的0改成1，输出name

打印结果

 

总结

所以综上所述，Mirror反射干的事情：

• 1、Mirror在实例对象的metadata中找到Descriptor

• 2、在Descriptor中

  • 找到name，获取类型（相当于type名称）

  • 找到numFields，获取属性个数

• 3、找到FieldDescriptor中的fields，来找到对当前属性的描述，然后通过指针移动，获取其他属性
  以上就是整个mirror在底层做的事情，如下所示，以struct为例的一个流程

  

  struct反射流程

   

【补充】

• swift中的type(of:)、dump(t)就是基于Mirror的反射原理来实现的

• swift中JSON解析的三方库HandyJSON其原理就是Mirror反射的原理，本质就是利用metadata元数据中的descriptor，然后通过字段的访问，做内存的赋值（后续会完整分析HandyJSON）

所以，针对我们开头的两个问题，可以通过上面的Mirror反射的原理来进行解释
1、系统是如何通过Mirror获取对应的属性以及值的？
参考上述的Mirror原理总结

2、Swift众所周知是一门静态语言，系统在底层到底做了什么，使swift具有了反射的特性呢？
Swift 的反射机制是基于一个叫 Mirror 的 struct 来实现的。即为具体的 subject 创建一个 Mirror，然后就可以通过它查询这个对象subject。简单理解就是 Mirror通过meatadata，在其内部创建了一个结构，用于输出metadata中的descriptor