objective-c non-fragile ivars 学习笔记

    最近想要对我维护的 App 做启动优化，找到了这两个视频资料，Optimizing App Startup Time、iOS App Performance: Responsiveness。视频干货很多，涉及到了 iOS 可执行文件的结构、系统是如何启动 App 的等等底层知识，需要慢慢消化。针对其中的一个点，non-fragile ivars offset update ，这个启动流程中的一环，我继续搜索了一些资料，希望可以真的理解这个事情。我将从这个特性是为了解决什么问题、这个特性是如何解决问题的，原理是什么、这个特性有哪些应用等方面做一下总结。还参考了：http://quotation.github.io/objc/2015/05/21/objc-runtime-ivar-access.html。

一、non-fragile ivars 解决了什么问题

    解决了二进制的兼容性问题。没有 non-fragile ivars 特性，SuperClass 增删了成员变量，SubClass 必须重新编译才能正常运行。原因是 fragile ivars 环境下，成员变量在对象内存中的偏移量是编译阶段确定的，作为常量 hardcode 到指令中（这一点不确定，求证之后回来 update ）。如果 SuperClass 增删了成员变量，那么 SubClass 的成员变量在内存中的偏移量就会变成错误的，因为 SubClass 的成员变量是排布在 SuperClass 的成员变量之后的，SuperClass 的成员变量的增删会导致 SubClass 成员变量的后移、迁移，使用原来的 offset 将无法取到正确的成员变量。

二、non-fragile ivars 是如何解决问题的，原理是什么

    “Every problem can be solved by adding a level of indirection”（From Optimizing App Startup Time Video）。non-fragile ivars 解决问题的关键是将成员变量 offset 从常量改为变量，在类加载之后按需去修复这个 offset 变量。（从资料推断得到，细节并不敢确定，求证之后回来 update）具体来说，
    1. offset 会从常量变成全局变量
    2. 这个全局变量地址会被存在 ivar_list_t - ivar_t - offset 这个字段下面，这样在类加载的时候 runtime 就知道去修改哪块内存
    3. 在类加载之后，按需去修复 offset。只有在基类真的增减成员变量的时候，再去修复 offset。在类的结构体里面有两个变量是做这个事情，instanceStart, instanceSize，如果子类的 InstanceStart 与父类的 instanceSize 不一致才需要修复。

三、既然是 non-fragile ivars，为什么 Category 不能增加成员变量？

    看过一些资料，理由并不是很让人信服。我觉得并不是做不到，只是现在没有做，现在不支持。我在 Optimizing App Startup Time Video 中找到答案，我觉得是因为 Category registration 是在 Non-fragile ivars offsets updated 之后进行的，所以无法支持增加成员变量，因为 offset 不会再去修复。大胆假设一下，如果 objective-c Category 要支持增加成员变量，只需要增加 ivar_t，加到 ivar_list_t 末尾，然后再修复一下 offset，就可以正常工作了。可能想简单了，不知道是否存在一些系统类已经被实例化了，不能在增加成员变量了。我理解只要这个类没有被实例化，就可以增加成员变量，成本问题。再去多想一点，我增加 var 和增加 method 是一样的，都是在 list 后面加一个 item，类的数据结构应该是 heap 的某个特殊区域，应该是 private，所以这个变化是进程之间相互隔离的

    如有错漏，请批评指正。