Objective-C 方法交换实践（一） - 基础知识
2017-11-20 23:54 v2m 阅读(1038) 评论(0) 编辑 收藏 举报一、Objective-C 中的基本类型
首先看下 Objective-C 的对象模型，每个 Objective-C 对象都是一个指向 Class 的指针。Class 的结构如下：
struct objc_class {
Class _Nonnull isa OBJC_ISA_AVAILABILITY;
#if !__OBJC2__
Class _Nullable super_class OBJC2_UNAVAILABLE;
const char * _Nonnull name OBJC2_UNAVAILABLE;
long version OBJC2_UNAVAILABLE;
long info OBJC2_UNAVAILABLE;
long instance_size OBJC2_UNAVAILABLE;
struct objc_ivar_list * _Nullable ivars OBJC2_UNAVAILABLE;
struct objc_method_list * _Nullable * _Nullable methodLists OBJC2_UNAVAILABLE;
struct objc_cache * _Nonnull cache OBJC2_UNAVAILABLE;
struct objc_protocol_list * _Nullable protocols OBJC2_UNAVAILABLE;
#endif
} OBJC2_UNAVAILABLE;
这个结构已经有很多的说明了，下面简单的再描述下
1. 变量列表
变量 Ivar 也是一个结构体，每个 Class 中用变长结构体的方式存储了 Class 的变量列表。 IVar 的定义如下，包含 名称、类型、偏移、占用空间。
typedef struct objc_ivar *Ivar;
struct objc_ivar {
char * _Nullable ivar_name OBJC2_UNAVAILABLE;
char * _Nullable ivar_type OBJC2_UNAVAILABLE;
int ivar_offset OBJC2_UNAVAILABLE;
#ifdef __LP64__
int space OBJC2_UNAVAILABLE;
#endif
} OBJC2_UNAVAILABLE;
这个变长结构体定义如下：
struct objc_ivar_list {
int ivar_count OBJC2_UNAVAILABLE;
#ifdef __LP64__
int space OBJC2_UNAVAILABLE;
#endif
/* variable length structure */
struct objc_ivar ivar_list[1] OBJC2_UNAVAILABLE;
} OBJC2_UNAVAILABLE;
2. 方法列表
每个方法 Method 的定义如下，包含 SEL 指向对外的命名，char * 型 的方法类型， IMP 方法指针，指向具体的函数实现。
typedef struct objc_method *Method;
struct objc_method {
SEL _Nonnull method_name OBJC2_UNAVAILABLE;
char * _Nullable method_types OBJC2_UNAVAILABLE;
IMP _Nonnull method_imp OBJC2_UNAVAILABLE;
} OBJC2_UNAVAILABLE;
同样一个变长结构体来存储方法列表。Class 中的这个列表是个2级指针，所以可以向 Class 中动态的添加方法。
struct objc_method_list {
struct objc_method_list * _Nullable obsolete OBJC2_UNAVAILABLE;
int method_count OBJC2_UNAVAILABLE;
#ifdef __LP64__
int space OBJC2_UNAVAILABLE;
#endif
/* variable length structure */
struct objc_method method_list[1] OBJC2_UNAVAILABLE;
} OBJC2_UNAVAILABLE;
3. 缓存
同样一个变长结构体存储之前找到的 Method。
1）、mask：可以认为是当前能达到的最大index（从0开始的），所以缓存的size（total）是mask+1；
2)、occupied：被占用的槽位，因为缓存是以散列表的形式存在的，所以会有空槽，而occupied表示当前被占用的数目。
他是通过 要查找的 Method 的 SEL 地址和 mask 做一系列运算来确定 Method 的存储与查找位置。更详细的说明可以看参考4。其中提到的几点也在说下：
子类的 cache 会存储在父类中找到的方法；cache 的大小会动态增加，但是增加之前一定会先清空自己（变长结构体的特性）。
typedef struct objc_cache *Cache OBJC2_UNAVAILABLE;
#define CACHE_BUCKET_NAME(B) ((B)->method_name)
#define CACHE_BUCKET_IMP(B) ((B)->method_imp)
#define CACHE_BUCKET_VALID(B) (B)
#ifndef __LP64__
#define CACHE_HASH(sel, mask) (((uintptr_t)(sel)>>2) & (mask))
#else
#define CACHE_HASH(sel, mask) (((unsigned int)((uintptr_t)(sel)>>3)) & (mask))
#endif
struct objc_cache {
unsigned int mask /* total = mask + 1 */ OBJC2_UNAVAILABLE;
unsigned int occupied OBJC2_UNAVAILABLE;
Method _Nullable buckets[1] OBJC2_UNAVAILABLE;
};
4. 协议
typedef struct objc_category *Category;
struct objc_category {
char * _Nonnull category_name OBJC2_UNAVAILABLE;
char * _Nonnull class_name OBJC2_UNAVAILABLE;
struct objc_method_list * _Nullable instance_methods OBJC2_UNAVAILABLE;
struct objc_method_list * _Nullable class_methods OBJC2_UNAVAILABLE;
struct objc_protocol_list * _Nullable protocols OBJC2_UNAVAILABLE;
} OBJC2_UNAVAILABLE;
struct objc_protocol_list {
struct objc_protocol_list * _Nullable next;
long count;
__unsafe_unretained Protocol * _Nullable list[1];
};
5. isa 和 superClass
看一张经典的图：
isa 表明当前对象所属于的 Class 类型（Class 也是一个对象，Class 的类型叫 MetaClass）。
superClass 表明当前对象从哪个父类派生出来的，根类型(比如 NSObject、NSProxy)的 superClass 是 nil。
向对象发送消息时，会去方法列表里面查询，找不到会去父类的方法列表，再找不到会进入动态添加、消息转发、消息包装的过程。向 Class 发送消息时，会去 MetaClass 走同样的过程。
二、self 和 super
-
self 是类的隐藏的参数,指向当前调用方法的类
-
super 是一个"编译器指示符", 是一个标记，告诉编译器起始于当前类的父类方法列表中搜索方法的实现。
看一个例子
@A
- (void)show{
}
- (void)log {
NSLog(@"i am a");
}
- (void)print {
NSLog(@"i am %@",[self class]);
}
@end
@B: A
- (void)show
{
[self/super log];
[self/super print];
}
- (void)log {
NSLog(@"i am b");
}
- (void)print {
NSLog(@"i am %@",[self class]);
}
@end
@ C: B
- (void)log {
NSLog(@"i am c");
}
@end
在 B 的show 方法中分别改成 self 和 super，如下调用会输出什么？
C *c = [[C alloc] init];
[c show];
结果是 self 的时候 输出
i am c
i am C
super 的时候输出
i am a
i am C
用 self 调用方法，会编译成 objc_msgSend 方法，其定义如下：
void objc_msgSend(void /* id self, SEL op, ... */ )
第一个参数是消息接收者，也就是对象本身，第二个参数是调用的具体类方法的 selector。这里有个隐藏参数 _cmd，代表当前类方法的selector。
用super 调用方法，会编译成 objc_msgSendSuper 方法，其定义如下：
void objc_msgSendSuper(void /* struct objc_super *super, SEL op, ... */ )
其中 objc_super 的定义如下：
/// Specifies the superclass of an instance.
struct objc_super {
/// Specifies an instance of a class.
__unsafe_unretained _Nonnull id receiver;
/// Specifies the particular superclass of the instance to message.
#if !defined(__cplusplus) && !__OBJC2__
/* For compatibility with old objc-runtime.h header */
__unsafe_unretained _Nonnull Class class;
#else
__unsafe_unretained _Nonnull Class super_class;
#endif
/* super_class is the first class to search */
};
三、消息转发
当向一个类的实例发送方法时，会去 Class 结构的方法缓存列表 objc_cache 和 方法列表 objc_method_list 中查找有没有这个方法，如果没有的话，则会进入消息转发阶段。
消息转发主要分为两大阶段：
-
动态方法解析：看对象所属类是否能动态添加方法
-
转发阶段：既然第一步已经不会新增方法来响应，那系统就会请接受者看看有没有其他对象响应这个消息；如果没有，就把消息封装到 NSInvocation中，再做一次尝试。
参考：
1.http://www.sealiesoftware.com/blog/archive/2013/09/24/objc_explain_Non-pointer_isa.html
2.http://time-track.cn/variable-length-structure.html
3.https://tech.meituan.com/DiveIntoMethodCache.html
4.http://blog.csdn.net/datacloud/article/details/7275170
5.http://blog.csdn.net/wzzvictory/article/details/8487111
