iOS开发之深入探讨runtime机制01-类与对象

最近有个同事问我关于“runtime机制”的问题,我想可能很多人对这个都不是太清楚,在这里,和大家分享一下我对于runtime机制的理解。要深入理解runtime,首先要从最基本的类与对象开始,本文将详细讲解OC中类与对象的结构层次,后续将逐渐更新如何利用runtime操作类。


首先,我们从/usr/include/objc/objc.h 和 runtime.h 中找到对 class 与 object 的定义:

 1 /// An opaque type that represents an Objective-C class.
 2 typedef struct objc_class *Class;
 3 
 4 /// Represents an instance of a class.
 5 struct objc_object {
 6     Class isa;
 7 };
 8 
 9 /// A pointer to an instance of a class.
10 typedef struct objc_object *id;

由此可见,Class是一个指向objc_class结构体的指针,而id是一个指向objc_object结构体的指针,其中的成员isa是一个指向objec_class结构体的指针。


下面我们来看看关于objc_class的定义:

    struct objc_class {
        Class isa; // 指向metaclass
        
        Class super_class ; // 指向父类
        const char *name ; // 类名
        long version ; // 类的版本信息,初始化默认为0,可以通过runtime函数class_setVersion或者class_getVersion进行修改、读取
        long info; // 一些标识信息,如CLS_CLASS (0x1L) 表示该类为普通 class ,其中包含实例方法和变量;CLS_META (0x2L) 表示该类为 metaclass,其中包含类方法;
        long instance_size ; // 该类的实例变量大小(包括从父类继承下来的实例变量);
        struct objc_ivar_list *ivars; // 用于存储每个成员变量的地址
        struct objc_method_list **methodLists ; // 与 info 的一些标志位有关,如CLS_CLASS (0x1L),则存储实例方法,如CLS_META (0x2L),则存储类方法;
        struct objc_cache *cache; // 指向最近使用的方法的指针,用于提升效率;
        struct objc_protocol_list *protocols; // 存储该类声明遵守的协议
    }

可见,类与对象的区别仅仅在于类比对象的结构体中多了众多的成员,它们都可以当做一个objec_object来对待,也就是说类和对象都是对象,为了区别概念,这里引入一个术语:类对象(class object)实例对象(instance object),这样我们就可以区别对象和类了(可别混淆了哦)。


下面详细介绍一下objec_class中各成员:

isa:objec_object(实例对象)中isa指针指向的类结构称为class(也就是该对象所属的类)其中存放着普通成员变量与动态方法(还记得“-”开头的方法吗?);此处isa指针指向的类结构称为metaclass,其中存放着static类型的成员变量与static类型的方法(“+”开头的方法)。

super_class: 指向该类的父类的指针,如果该类是根类(如NSObject或NSProxy),那么super_class就为NULL。

到这里我们可以看清楚OC中类与对象的继承层次关系:

注意点,所有的metaclass中isa指针都是指向根metaclass,而根metaclass则指向自身。根metaclass是通过继承根类产生的,与根class结构体成员一致,不同的是根metaclass的isa指针指向自身。


>当我们调用某个对象的实例方法时,它会首先在自身isa指针指向的类(class)methodLists中查找该方法,如果找不到则会通过class的super_class指针找到父类的类对象结构体,然后从methodLists中查找该方法,如果仍然找不到,则继续通过super_class向上一级父类结构体中查找,直至根class;

>当我们调用某个某个类方法时,它会首先通过自己的isa指针找到metaclass,并从其中methodLists中查找该类方法,如果找不到则会通过metaclass的super_class指针找到父类的metaclass对象结构体,然后从methodLists中查找该方法,如果仍然找不到,则继续通过super_class向上一级父类结构体中查找,直至根metaclass;

经过以上介绍,相信你已经对OC中对象与类的结构层次有了更深刻的认识。后面将会介绍如何利用runtime机制。

posted @ 2014-02-23 13:39 bbqe 阅读(...) 评论(...) 编辑 收藏