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# Aspects
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> Aspects 核心原理涉及3个技术点：
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> - objc_msgForward(触发消息转发机制)
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> - NSInvocation
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> - block 的本质
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## 函数指针、指针函数的区别
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定义不同：
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- 函数指针：本质是一个指针，该指针指向一个函数
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- 指针函数：本质是一个函数，函数的返回值是一个指针类型
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写法不同
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- 函数指针：`int (*fun)(int x,int y)`
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- 指针函数：`int* fun(int x,int y)`
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用法不同：
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- 函数指针
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```c++
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typedef int (*FuncPtr)(int, int);
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int add(int a, int b) {
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return a + b;
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}
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FuncPtr addPtr = add;
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int result = addPtr(3, 2);
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```
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- 指针函数
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```c++
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int (*getAddFunction())(int, int) {
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return add;
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}
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int add(int a, int b) {
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return a + b;
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}
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int (*addPtr)(int, int) = getAddFunction();
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int result = addPtr(3, 2);
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```
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## block 本质
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block 详细探索步骤请查看这篇文章 [block 底层原理](https://github.com/FantasticLBP/knowledge-kit/blob/master/Chapter1%20-%20iOS/1.89.md)。接下去查看建议版本的分析。
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第一步：编写一个基础 block
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第二步：用 `xcrun --sdk iphoneos clang -arch arm64 -rewrite-objc -fobjc-arc -fobjc-runtime=ios-8.0.0 ViewController.m -o ViewController-arm64.cpp` 转成 c++ 查看原理
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<img src="https://raw.githubusercontent.com/FantasticLBP/knowledge-kit/master/assets/AspectsBlockExplore.png" style="zoom:30%" />
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分析：可以发现 block 本质就是结构体，和 OC 对象一样，也有 isa 指针。block 传递进去的方法，被包装成 block 的成员变量，是一个叫做 FuncPtr 的函数指针了。
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是不是我们可以按照系统定义，来构造一个 struct，承接一个 block，然后发起调用呢？
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```objective-c
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typedef NS_OPTIONS(int, AspectBlockFlags) {
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AspectBlockFlagsHasCopyDisposeHelpers = (1 << 25),
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AspectBlockFlagsHasSignature = (1 << 30)
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};
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typedef struct AspectBlock {
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__unused Class isa;
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AspectBlockFlags Flags;
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__unused int Reserved;
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void (__unused *invoke)(struct AspectBlock *block, ...);
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struct {
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size_t reserved;
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size_t Block_size;
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void (*copy)(void *dst, const void *src);
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void (*dispose)(const void *);
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} *descriptor;
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} *AspectBlockRef;
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void(^printBlock)(NSString *) = ^void(NSString *msg) {
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NSLog(@"%@", msg);
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};
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printBlock(@"Hello world");
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struct AspectBlock *fakeBlock = (__bridge struct AspectBlock *)printBlock;
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((void (*)(void *, NSString *))fakeBlock->invoke)(fakeBlock, @"Hello world");
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```
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<img src="https://raw.githubusercontent.com/FantasticLBP/knowledge-kit/master/assets/AspectMockBlock.png" style="zoom:30%" />
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思考：我们目前已经用自定义的 struct 来承接了 block 并成功执行了。能否用 NSInvocation 来触发 block？
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## NSInvocation 触发 block
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一个方法需要成功调用并执行需要3要素：
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- 方法名称 `SEL`
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- 方法签名（参数个人、参数类型、返回值类型等信息） `Method Type Encoding`
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- 方法地址、方法实现 `IMP`
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如何从自定义的 block 结构体中获取这些信息呢？
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<img src="https://raw.githubusercontent.com/FantasticLBP/knowledge-kit/master/assets/AspectsProcess.png" style="zoom:60%" />
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AspectsIdentifier：每做一次方法交换，都会转换为一次 AspectsIdentifier。是核心逻辑。
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以一个例子作为源码探索切入口，点击跳转到源码中
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<img src="https://raw.githubusercontent.com/FantasticLBP/knowledge-kit/master/assets/AspectsIdentifierModule.png" style="zoom:30%" />
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可以看到给 NSObject 添加分类，核心 2 个 API。一个对象方法、一个类方法：
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```objective-c
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+ (id<AspectToken>)aspect_hookSelector:(SEL)selector
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withOptions:(AspectOptions)options
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usingBlock:(id)block
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error:(NSError **)error;
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- (id<AspectToken>)aspect_hookSelector:(SEL)selector
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withOptions:(AspectOptions)options
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usingBlock:(id)block
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error:(NSError **)error;
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```
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内部都走到 `aspect_add` 方法中。其中都会生成 `AspectIdentifier` ，看看是如何生成的？
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第一步：生成 block 签名。
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<img src="https://raw.githubusercontent.com/FantasticLBP/knowledge-kit/master/assets/AspectsBlockSignature.png" style="zoom:30%" />
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第二步：因为我们通过 AOP 给原始方法添加了 block，最后的效果是既可以调用原始方法，又可以调用 block 添加的代码。实现的前提是什么？
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比较 block 和 hook 类的方法的签名信息需要 Match。具体逻辑查看注释。
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<img src="https://raw.githubusercontent.com/FantasticLBP/knowledge-kit/master/assets/AspectsSignatureCompare.png" style="zoom:30%" />
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```shell
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(lldb) po blockSignature
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<NSMethodSignature: 0x600003829c20>
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number of arguments = 2
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frame size = 224
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is special struct return? NO
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return value: -------- -------- -------- --------
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type encoding (v) 'v'
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flags {}
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modifiers {}
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frame {offset = 0, offset adjust = 0, size = 0, size adjust = 0}
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memory {offset = 0, size = 0}
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argument 0: -------- -------- -------- --------
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type encoding (@) '@?'
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flags {isObject, isBlock}
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modifiers {}
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frame {offset = 0, offset adjust = 0, size = 8, size adjust = 0}
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memory {offset = 0, size = 8}
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argument 1: -------- -------- -------- --------
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type encoding (@) '@"<AspectInfo>"'
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flags {isObject}
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modifiers {}
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frame {offset = 8, offset adjust = 0, size = 8, size adjust = 0}
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memory {offset = 0, size = 8}
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conforms to protocol 'AspectInfo'
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```
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OC 方法签名和 block 方法签名是有区别的
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- 比如在 Aspects 框架中，block 方法签名的参数个数是比 oc 方法参数个数少的。oc 方法自带 `id self, SEL _cmd` 2个参数。
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- 都使用相同的类型编码系统，但是 block 签名可能包含额外的信息，例如捕获的变量类型。比如上面的 block 方法签名的最后一个参数 `'@"<AspectInfo>"'`，其中的 `AspectInfo` 就代表捕获的变量类型。
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比如2个不带参数的 OC 方法签名和 block 方法签名：
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- oc 方法签名：`v@:` = `v` + `@` + `:`，返回值 `void`、参数1 `@` 代表对象、参数2 `：` 代表 SEL 类型
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- block 方法签名：`v@?` = `v` + `@?`，返回值 `void`、参数1 `@?` 代表既是对象，又是 block
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<img src="https://raw.githubusercontent.com/FantasticLBP/knowledge-kit/master/assets/AspectInvokeBlock.png" style="zoom:30%" />
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## objc_msgForward
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骚操作：
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- 将待 hook 的方法，和 `objc_msgForward` 进行交换。 `objc_msgForward` 不管对象有没有实现，都会触发消息转发流程
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- 此时会走 Runtime 的 NSObject `forwardInvocation` 流程。且 Aspects 将 `forwardInvocation` 方法指向了 `__ASPECTS_ARE_BEING_CALLED__` 方法。
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经历这么一波处理，hook 最后都守口到了 `__ASPECTS_ARE_BEING_CALLED__` 方法中。
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前面研究过了 `AspectIdentifier` 的逻辑。接下去继续看看后续步骤。
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<img src="https://raw.githubusercontent.com/FantasticLBP/knowledge-kit/master/assets/AspectsHookForwardInvocation.png" style="zoom:30%" />
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可以看到内部执行 `aspect_prepareClassAndHookSelector`，其内部会调用 `aspect_hookClass`，又会调用 `aspect_swizzleClassInPlace`，最后调用 `aspect_swizzleForwardInvocation` 方法。
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```objective-c
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static NSString *const AspectsForwardInvocationSelectorName = @"__aspects_forwardInvocation:";
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static void aspect_swizzleForwardInvocation(Class klass) {
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NSCParameterAssert(klass);
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// If there is no method, replace will act like class_addMethod.
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IMP originalImplementation = class_replaceMethod(klass, @selector(forwardInvocation:), (IMP)__ASPECTS_ARE_BEING_CALLED__, "v@:@");
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if (originalImplementation) {
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class_addMethod(klass, NSSelectorFromString(AspectsForwardInvocationSelectorName), originalImplementation, "v@:@");
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}
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AspectLog(@"Aspects: %@ is now aspect aware.", NSStringFromClass(klass));
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}
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```
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该方法将被 hook 对象的 `forwardInvocation:` 方法替换为 `__aspects_forwardInvocation:`。
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回归头继续看下面的逻辑。
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<img src="https://raw.githubusercontent.com/FantasticLBP/knowledge-kit/master/assets/AspectsHookMethodWithObjcMsgForward.png" style="zoom:30%" />
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`class_replaceMethod(klass, selector, aspect_getMsgForwardIMP(self, selector), typeEncoding)` 可以实现将被 hook 类的 hook 方法，替换为 `_objc_msgForward` 或者某些版本下需要的 `_objc_msgForward_stret`。
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比如 ViewController 的 viewWillAppear hook 流程就是：
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`[UIViewController viewWillAppear:]` -> `_objc_msgForwar` -> `[UIViewController forwardInvocation:]` -> `__ASPECTS_ARE_BEING_CALLED__`
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## 总结
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Aspects 是 Runtime 使用的一个经典库，处理好核心逻辑后，也做了一些黑名单、线程安全等的保护。也有一些类似日志回放功能的处理。
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<img src="https://raw.githubusercontent.com/FantasticLBP/knowledge-kit/master/assets/AspectsProcessXmind.png" style="zoom:30%" />
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