这篇文章中深入探讨过对象的本质、类的本质、消息查找的原理,先简单回顾一下这些知识。
一、知识回顾
1.1 对象的本质
一旦一个对象的结构确定,它在内存中的结构也就被确定,在访问对象属性/成员时,会根据每个成员的大小,经过内存偏移来获取到该成员。
1.2 类的本质和方法查找
类是元类的实例,就像对象是类的实例一样,实例方法存储在类中,而类方法存储在元类中。当调用一个实例方法如[obj doSomethind]
,会根据obj->isa
获取到类,然后从类的结构中查找到-doSomething
方法后执行。
二、一个有趣的案例
新建一个Objective-C
工程(笔者将根控制器修改成了RootViewController
),新建一个Person
类,并添加一个方法-work
:
// Person.h
@interface Person : NSObject
- (void)work;
@end
// Person.m
@implementation Person
- (void)work {
NSLog(@"work");
}
@end
然后将RootViewController
的-viewDidLoad
修改如下:
- (void)viewDidLoad {
[super viewDidLoad];
id pCls = [Person class];
void *pCls_pointer = &pCls;
[(__bridge id)pCls_pointer work];
}
运行程序后,控制台输出:
2020-02-10 13:35:39.087554+0800 TestObjC[1139:22263] work
-work
是Person
的实例方法,但我们并没有创建实例,只是通过一个类指针却能够正确调用-work
方法,这是为什么呢?
三、原因分析
在上面的知识回顾中提到调用实例方法首先根据obj->isa
找到类(元类的实例),然后在类的结构中去查找方法,而obj->isa
其实就是一个类的指针,从本质上讲obj->isa
和&cls
是相等的,他们都指向Person
类(元类的实例对象),因此可以查找到其中的-work
方法。
如果给Person
添加一个属性会怎么样,我们知道,属性是实例属性,通过实例访问,那么能不能通过pCls_pointer
访问到呢?
给Person
添加一个name
属性,并在-work
中方法该属性:
// Person.h
@interface Person : NSObject
@property (nonatomic, copy) NSString *name;
- (void)work;
@end
// Person.m
@implementation Person
- (void)work {
NSLog(@"%@ work", self.name);
}
@end
运行程序后,控制台输出如下:
2020-02-10 17:37:07.449968+0800 TestObjC[1605:89215] <RootViewController: 0x7f974af073f0> work
self.name
的值居然是RootViewController
实例。我们并没有创建Person
的实例,也没有在任何地方给name
属性赋值,但是它却有指向,严格的说其实就是野指针。但是为什么会出现这种情况呢?
先看一下访问name
发生了什么:
Person
实例的地址即其在内存中的起始地址,当访问name
时,它是第二个成员,会根据第一个成员的大小(8字节),进行内存偏移8字节,得到name
的地址。
在程序运行期间,执行不同的函数,其实是在不停的压栈-出栈
,而我们并没有创建Person
实例,在进行上述内存偏移的时候,就会指向上一个入栈的对象地址,那么由输出结果可以看出,上一个入栈的正是根控制器RootViewController
实例,我们把-viewDidLoad
中的代码稍微修改一下,增加一个临时变量tmpName
(会被压栈):
- (void)viewDidLoad {
[super viewDidLoad];
// 增加下面这行代码
NSString *tmpName = @"Jack";
id pCls = [Person class];
void *pCls_pointer = &pCls;
[(__bridge id)pCls_pointer work];
}
运行程序,控制台输出如下:
2020-02-10 18:12:26.335944+0800 TestObjC[1836:111160] Jack work
在-work
之前,通过压栈临时变量tmpName
,使内存偏移后取到了tmpName
的值。
无论是RootViewController
还是NSString
,他们都是一个指针,占用8字节,且都是合法的OC
对象,因此可以在NSLog()
中被正确打印出来。
由此可以推测,当入栈的不是一个指针或OC
对象,比如是个int
类型(4字节),那么在-work
中访问self.name
就会出现典型的访问野指针的问题,导致程序崩溃。
四、总结
通过本篇文章,进一步加强了对内存偏移的理解
- 程序运行过程中,内存中不断的在
压栈-出栈
- 无论是访问变量、对象还是属性,计算机都是通过内存偏移的方式先寻址,然后再执行代码
- 只要掌握了对象和类的内存结构,我们就可以直接通过指针的方式访问其属性成员,调用方法。虽然如此,我们也不应该这么做,直接操作内存是危险的行为,还是保持良好的变成习惯比较好。