类NSObject与runtime系统基础知识总结

与runtime交互的三种方式

runtime system:基本上是用C和汇编写的一个runtime库,这个库使得C语言获得面向对象的能力,负责完成对象生成、释放时的内存管理,为发来的消息查找对应的处理方法。

  • OC源代码,OC中的类方法和协议在runtime中由一些数据结构来定义。
  • NSObject方法,Cocoa中的大多数类都继承自NSObject类。
  • runtime函数,runtime是由一系列函数和数据结构组成,具有公共接口的动态共享库。

根类作用

根类的作用:程序无法直接是使用runtime system的功能,而根类能够提供了基本的runtime system功能,相当于runtime的一个接口。
NSObject:大多数OC类的根类。

类、对象和实例

Class类型:表示Objective-C中的类。
类对象(class object):类本身也是一个对象,即Class类型的对象。
class 类型定义如下:

typedef struct objc_class *Class;
struct objc_class {
    Class isa  OBJC_ISA_AVAILABILITY;       //指向所属类的指针
    #if !__OBJC2__
    Class super_class                       OBJC2_UNAVAILABLE;  // 父类
    const char *name                        OBJC2_UNAVAILABLE;  // 类名
    long version                            OBJC2_UNAVAILABLE;  // 类的版本信息,默认为0
    long info                               OBJC2_UNAVAILABLE;  // 类信息,供运行期使用的一些位标识
    long instance_size                      OBJC2_UNAVAILABLE;  // 该类的实例变量大小
    struct objc_ivar_list *ivars            OBJC2_UNAVAILABLE;  // 该类的成员变量链表
    struct objc_method_list **methodLists   OBJC2_UNAVAILABLE;  // 方法定义的链表
    struct objc_cache *cache                OBJC2_UNAVAILABLE;  // 方法缓存
    struct objc_protocol_list *protocols    OBJC2_UNAVAILABLE;  // 协议链表
#endif
} OBJC2_UNAVAILABLE;

元类(meta class):类对象所属的类就是元类,在Objective-C中类也是对象,即元类的实例,要注意的是,元类自身也是对象,其所属类是根类的元类。
isa指针:用来指向对象所属的类,子类不能修改,也不能直接访问。通过isa指针可以找到实例对象的所属类,但并不总是指向对象的所属类,如KVO中。
id:指向实例对象的指针,实例对象是一个objc_object的数据结构,包含一个isa指针。
struct objc_object:表示一个类的实例的结构体,定义如下:

struct objc_object {
    Class isa  OBJC_ISA_AVAILABILITY;
};
typedef struct objc_object *id;

注:
isa指针 是objc_class,即Class类型,指向的是对象的所属类,所以对象的所属类是Class类型。
id指针 是objc_object,内部包含一个isa指针。

ivars:所有的成员变量和属性都是放在ivars链表里的
ivar类型:表示一个实例变量,结构如下:

/// An opaque type that represents an instance variable.
typedef struct objc_ivar *Ivar
struct objc_ivar {
    char *ivar_name                  OBJC2_UNAVAILABLE;
    char *ivar_type                  OBJC2_UNAVAILABLE;
    int ivar_offset                  OBJC2_UNAVAILABLE;
#ifdef __LP64__
    int space                        OBJC2_UNAVAILABLE;
#endif
}

objc_property_t类型:表示OC中声明的属性
objc_property_attribute_t类型:属性特性定义

/// An opaque type that represents an Objective-C declared property.
typedef struct objc_property *objc_property_t;
typedef struct {
    const char *name;           /**< The name of the attribute */
    const char *value;          /**< The value of the attribute (usually empty) */
} objc_property_attribute_t;

实例对象、Class类对象与元类的关系

  • 实例对象的isa指针指向类对象,即所属类是class。
  • 类对象的isa指针指向元类,即类对象的所属类是元类。
  • 所有元类的isa指针都指向根类的元类(包括根类的元类的isa指针),即所有元类的所属类是根类的元类。
  • 所有类的根类最终都是NSObject。
  • 所有类对象的父类最终继承子NSObject,NSObject的父类为nil。

三者关系如下:

  • Instance Of Root class是struct objc_object结构
  • Root class(class)和Root class(meta)都是struct objc_class结构
对象、类与元类的关系

Method类型、选择器和SEL类型

Method类型:表示类中定义中的方法
Method中,SEL唯一确定方法名,IMP确定方法的实现函数

/// An opaque type that represents a method in a class definition. opaque type:隐含类型
typedef struct objc_method *Method;
struct objc_method {
    SEL method_name                   OBJC2_UNAVAILABLE;
    char *method_types                OBJC2_UNAVAILABLE;
    IMP method_imp                    OBJC2_UNAVAILABLE;
};
/// Defines a method
struct objc_method_description {
    SEL name;               /**< The name of the method */
    char *types;            /**< The types of the method arguments */
}; 

选择器:又称消息选择器,与函数通过函数名区分一样,消息通过消息名区分
消息表达式格式即使用如下:

[obj msg];
UIView *view = [[UIView alloc]init];    //使用消息表达式创建了初始化一个UIView的对象

SEL类型:表示一个方法的选择器。选择器被编译后会被一个内部标识符替代,这个标识符的类型就是SEL类型,相同的方法名(选择器)的SEL变量值一定相同。
@selector()指令:通过该指令就能获得了SEL类型变量,对变量进行操作

SEL msg = @selector(init);      //取得了init方法的SEL变量
[a init];                       //a的进行初始化
[a performSelector:msg];        //a进行初始化
[b performSelector:msg];        //b进行初始化

在上述代码中可以看到[a init]的效果与[a performSelector:msg]的效果时一样的,并且[b performSelector:msg]并没有调用a的init方法,通过断点可以看到SEL变量的值前后并没有变化,因此根据SEL类型,可以根据条件动态选择执行哪个方法 SEL类型作用与函数指针类似,但是函数指针指向的是函数的地址,这是在编译过程中就决定了的。

消息搜索

  • 实例对象在调用方法时,会检查类对象中是否存在同名的消息,若类中没有,就继续查找父类,若父类没有,就一直顺着父类的super 类往上找,直到根类,若根类NSObject中没有,由于根类的superclass指针指向空,因此会提示执行错误。
  • 同样若类对象执行静态方法,就查找其元类,若元类没有,则查找元类的父类,一直往上找,直到根元类,若根元类没有同名方法,由于根元类的superclass指向根类NSObject,因此会查找NSObject中是否有同名方法,若有则执行,没有则由于NSObject的superclass为空,因此会提醒执行错误。

以函数的形式调用方法

类中定义的方法通常以函数的方式实现,在使用OC进行编程时通常也不会直接操作方法所对应的函数。若想让程序运行更快,可以使用IMP指针,但这样会失去OC的动态性和多态性。

IMP:是一个函数指针,它指向了方法实现的入口。

typedef id (*IMP)(id, SEL, ...);

可以看到IMP指针的返回值是id类型,而参数id则是调用SEL类型方法的对象,...则代表其它参数。假设类Test中有实例方法func,其参数为NSString 类型,func返回NSString 类型,要打印返回的NSString *,默认采用如下方式调用:

NSLog(@"%@",[test func:@"hzc"]);

在默认情况下,工程的这个配置是打开的,此时IMP被定义为无参数无返回值的函数,因此可以自定义IMP指针的方式,避免每次都要关闭该项。


关闭objc_msgSend配置

除了默认的方式外,还可以用IMP指针的方式:

Test *test = [[Test alloc]init];
IMP func1 = [test methodForSelector:@selector(func1:)];
//以下两只方式效果一样
NSString *xyz = func1(test, @selector(func1:), @"hzc");
NSLog(@"%@", xyz); 
xyz = (*func1)(test, @selector(func1:), @"fnm");
NSLog(@"%@", xyz);

由于默认的IMP指针返回值为id类型,当调用的方法的返回值为int或者空时,则会出现EXC_BAD_ACCESS的错误。若要使IMP指针能够指向返回void或者int类型的方法,可以自定义一个IMP指针,在要实现的函数中国年,至少需要id和SEL两个参数。

//自定义一个可以调用返回值为void的IMP指针
typedef void (*V_IMP)( id, SEL, ...);
- (void)func3:(NSString *)str {
    NSLog(@"%@",str);
}
//定义返回值为void的IMP指针
V_IMP func_p3 = (V_IMP)[test methodForSelector:@selector(func3:)];
func_p3(test, @selector(func3:), @"+++++++++++++++");
©著作权归作者所有,转载或内容合作请联系作者
  • 序言:七十年代末,一起剥皮案震惊了整个滨河市,随后出现的几起案子,更是在滨河造成了极大的恐慌,老刑警刘岩,带你破解...
    沈念sama阅读 211,884评论 6 492
  • 序言:滨河连续发生了三起死亡事件,死亡现场离奇诡异,居然都是意外死亡,警方通过查阅死者的电脑和手机,发现死者居然都...
    沈念sama阅读 90,347评论 3 385
  • 文/潘晓璐 我一进店门,熙熙楼的掌柜王于贵愁眉苦脸地迎上来,“玉大人,你说我怎么就摊上这事。” “怎么了?”我有些...
    开封第一讲书人阅读 157,435评论 0 348
  • 文/不坏的土叔 我叫张陵,是天一观的道长。 经常有香客问我,道长,这世上最难降的妖魔是什么? 我笑而不...
    开封第一讲书人阅读 56,509评论 1 284
  • 正文 为了忘掉前任,我火速办了婚礼,结果婚礼上,老公的妹妹穿的比我还像新娘。我一直安慰自己,他们只是感情好,可当我...
    茶点故事阅读 65,611评论 6 386
  • 文/花漫 我一把揭开白布。 她就那样静静地躺着,像睡着了一般。 火红的嫁衣衬着肌肤如雪。 梳的纹丝不乱的头发上,一...
    开封第一讲书人阅读 49,837评论 1 290
  • 那天,我揣着相机与录音,去河边找鬼。 笑死,一个胖子当着我的面吹牛,可吹牛的内容都是我干的。 我是一名探鬼主播,决...
    沈念sama阅读 38,987评论 3 408
  • 文/苍兰香墨 我猛地睁开眼,长吁一口气:“原来是场噩梦啊……” “哼!你这毒妇竟也来了?” 一声冷哼从身侧响起,我...
    开封第一讲书人阅读 37,730评论 0 267
  • 序言:老挝万荣一对情侣失踪,失踪者是张志新(化名)和其女友刘颖,没想到半个月后,有当地人在树林里发现了一具尸体,经...
    沈念sama阅读 44,194评论 1 303
  • 正文 独居荒郊野岭守林人离奇死亡,尸身上长有42处带血的脓包…… 初始之章·张勋 以下内容为张勋视角 年9月15日...
    茶点故事阅读 36,525评论 2 327
  • 正文 我和宋清朗相恋三年,在试婚纱的时候发现自己被绿了。 大学时的朋友给我发了我未婚夫和他白月光在一起吃饭的照片。...
    茶点故事阅读 38,664评论 1 340
  • 序言:一个原本活蹦乱跳的男人离奇死亡,死状恐怖,灵堂内的尸体忽然破棺而出,到底是诈尸还是另有隐情,我是刑警宁泽,带...
    沈念sama阅读 34,334评论 4 330
  • 正文 年R本政府宣布,位于F岛的核电站,受9级特大地震影响,放射性物质发生泄漏。R本人自食恶果不足惜,却给世界环境...
    茶点故事阅读 39,944评论 3 313
  • 文/蒙蒙 一、第九天 我趴在偏房一处隐蔽的房顶上张望。 院中可真热闹,春花似锦、人声如沸。这庄子的主人今日做“春日...
    开封第一讲书人阅读 30,764评论 0 21
  • 文/苍兰香墨 我抬头看了看天上的太阳。三九已至,却和暖如春,着一层夹袄步出监牢的瞬间,已是汗流浃背。 一阵脚步声响...
    开封第一讲书人阅读 31,997评论 1 266
  • 我被黑心中介骗来泰国打工, 没想到刚下飞机就差点儿被人妖公主榨干…… 1. 我叫王不留,地道东北人。 一个月前我还...
    沈念sama阅读 46,389评论 2 360
  • 正文 我出身青楼,却偏偏与公主长得像,于是被迫代替她去往敌国和亲。 传闻我的和亲对象是个残疾皇子,可洞房花烛夜当晚...
    茶点故事阅读 43,554评论 2 349

推荐阅读更多精彩内容