Objective-C 中的类和对象


 原文链接     by: ibireme

Objective-C的runtime是开源的,源码可以在苹果官网下载到:objc4

在objc4-532.2以后,苹果把NSObject的实现也挪进来了。想要了解NSObject底层实现终于不用去抠GNUstep了~

好了,下面正文:


1.id和Class的定义

runtime里面,声明了idClass的类型,简化一下如下:

在objc中,id代表了一个对象。根据上面的声明,凡是首地址是*isa的struct指针,都可以被认为是objc中的对象。运行时可以通过isa指针,查找到该对象是属于什么类(Class)。

2.运行时的实现方式

根据上面的说法,类对象(Class)同样也算是对象,那它的isa又是指向了什么呢?为了了解这些东西是怎么回事,这里写一个简单的类NyanCat,并且用C重写一遍,看看编译器在底层到底是如何实现的。

上面是一个简单的类,有两个instance variable,有一个类方法、一个实例方法。

在终端执行上面这一条语句,让clang将该类重写为cpp代码,我们就能查看到大概底层的实现机制了(实际编译的文件和这个会有些出入,不同目标架构和不同版本clang也会有不同..权且当参考了)。

 

rewrite后的代码基本是纯C的,稍微整理一下,可以提取出下面这些信息:

所有NyanCat的实例的isa都指向了NyanCat(Class)。

NyanCat(Class)是一个全局变量,其中记录了类名、成员变量信息、property信息、protocol信息和实例方法列表等。

NyanCat(Class)的isa指向了全局变量NyanCat(meta-class),meta-class里只记录了类名、类方法列表等。

画出图来就是这样:

objc-meta
举例来说一下:

向cat (instance) 发送消息nyan1时,运行时会通过isa指针查找到NyanCat(Class),这里保存着本类中定义的实例方法的指针。

向NyanCat(Class)发送消息nyan2时,运行时会通过isa查找到NyanCat(meta-class),这里保存着本类中定义的类方法的指针。

运行时如何利用Chass和meta-class来实现动态消息的,以后在记吧~

3.类的继承

在_class_t里面,第二个成员是superclass,很明显这个指针指向了它的父类。运行时可以通过isa和superclass获取一个类在继承树上的完整信息。

为了说明方便,这里把上面的例子稍微改一下:NyanCat : Cat : NSObject 这样一个继承树,画出图来就是这样子的:

objctree

 

如上面图中,跟随黑线,可以看到isa的指向。运行时,每个对象的isa都不为空,这样只要是一个id类型的对象,runtime都可以通过访问首地址偏移(isa)来获取该对象的信息了。

上图中跟随绿线,可以看到superclass的指向。当运行时在搜寻方法、ivar信息时,如果没有找到信息,则会沿superclass的线查找上去,最终NSObject(根类)的superclass是nil。

如果自己定义了一个根类(比如NSProxy),则这个根类会替换图中NSObject的位置。

为了验证上面的说法,可以敲一下代码看看:

 

 

 

最后吐嘈一下:平时开发时,meta-class基本是用不着接触的,superclass指针无法访问,isa指针可能稍后也会隐藏起来(苹果的动作真多)。。所以上面说得这些,了解一下就好~~