runtime 学习(1) - OC元素认知

前要

• 作用
  • 可以获得一个类中声明的所有成员变量、成员属性和方法等
  • 可以动态添加成员变量、成员属性和方法等
  • 可以交换两个方法的实现(method swizzer)
  • 写框架必备
• 内存管理:
  • 如果C语言中包含new、creat、copy、retain等字眼,这个函数创建出来的数据,就需要手动释放.常见释放函数:
    • CFRelease(void *)
    • free(void *)

id和Class

• 打开objc/objc.h>文件可以看到如下定义：

#if !OBJC_TYPES_DEFINED
// Class是一个指向objc_class结构体的指针. Class就是我们所说的类
typedef struct objc_class *Class;

// isa是一个指向objc_class结构体的指针
struct objc_object {
    Class isa  OBJC_ISA_AVAILABILITY;
};

// id是一个指向objc_object结构体的指针, id就是我们所说的对象
typedef struct objc_object *id;
#endif

• 打开objc/runtime.h>文件, objc_class的定义如下：

struct objc_class {
    Class isa  OBJC_ISA_AVAILABILITY;

#if !__OBJC2__
    Class super_class                                        OBJC2_UNAVAILABLE;
    const char *name                                         OBJC2_UNAVAILABLE;
    long version                                             OBJC2_UNAVAILABLE;
    long info                                                OBJC2_UNAVAILABLE;
    long instance_size                                       OBJC2_UNAVAILABLE;
    struct objc_ivar_list *ivars                             OBJC2_UNAVAILABLE;
    struct objc_method_list **methodLists                    OBJC2_UNAVAILABLE;
    struct objc_cache *cache                                 OBJC2_UNAVAILABLE;
    struct objc_protocol_list *protocols                     OBJC2_UNAVAILABLE;
#endif

} OBJC2_UNAVAILABLE;

由以上代码可见，类与对象的区别就是类比对象多了很多特征成员，�类也可以当做一个objc_object来对待，也就是说类和对象都是对象，分别称作类对象（class object）和实例对象（instance object），这样我们就可以区别对象和类了。

• isa：objc_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（“-”开头的方法）；类中的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nil。

• 类与对象的继承层次网上有一个经典的图

  • 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。

SEL

• SEL是selector在Objective-C中的表示类型。selector可以理解为区别方法的ID。它是一个指向objcselector指针，表示方法的名字/签名。

typedef struct objc_selector *SEL;

// objc_selector的定义如下:
struct objc_selector {
    char *name;                  OBJC2_UNAVAILABLE;// 名称
    char *types;                 OBJC2_UNAVAILABLE;// 类型
};

IMP

• 它在objc.h中得定义如下：

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

IMP是“implementation”的缩写，它是由编译器生成的一个函数指针。当你发起一个消息后（下文介绍），这个函数指针决定了最终执行哪段代码。

IMP是一个函数指针，这个被指向的函数包含一个接收消息的对象id(self指针), 调用方法的选标SEL(方法名)，以及不定个数的方法参数，并返回一个id。也就是说 IMP 是消息最终调用的执行代码，是方法真正的实现代码。我们可以像在Ｃ语言里面一样使用这个函数指针。

Method

• Method代表类中的某个方法的类型

typedef struct objc_method *Method; 

// objc_method的定义如下：
struct objc_method {
    SEL method_name              OBJC2_UNAVAILABLE; // 方法名
    char *method_types           OBJC2_UNAVAILABLE; // 方法类型
    IMP method_imp               OBJC2_UNAVAILABLE; // 方法实现
}

方法名method_name类型为SEL，上文提到过。
方法类型method_types是一个char指针，存储着方法的参数类型和返回值类型。
方法实现method_imp的类型为IMP，上文提到过

Ivar

• Ivar代表类中实例变量的类型

typedef struct objc_ivar *Ivar;

// objc_ivar的定义如下：
struct objc_ivar {
    char *ivar_name      OBJC2_UNAVAILABLE; // 变量名
    char *ivar_type      OBJC2_UNAVAILABLE; // 变量类型
    int ivar_offset      OBJC2_UNAVAILABLE; // �基地址偏移字节
#ifdef __LP64__
    int space            OBJC2_UNAVAILABLE; // 占用空间
#endif
}

// class_copyIvarList():获得所有的成员变量
// ivar_getName():获得成员变量
// ivar_getTypeEncoding():获得成员变量类型

objc_property_t

// objc_property_t是属性，它的定义如下：
typedef struct objc_property *objc_property_t;

objc_property是内置的类型，与之关联的还有一个objc_property_attribute_t，它是属性的attribute，也就是其实是对属性的详细描述，包括属性名称、属性编码类型、原子类型/非原子类型等。它的定义如下：

typedef struct {
    const char *name; // 名称
    const char *value;  // 值（通常是空的）
} objc_property_attribute_t;

Cache

// Catch的定义如下：
typedef struct objc_cache *Cache

// objc_cache的定义如下：
struct objc_cache {
    unsigned int mask                   OBJC2_UNAVAILABLE;
    unsigned int occupied               OBJC2_UNAVAILABLE;
    Method buckets[1]                   OBJC2_UNAVAILABLE;
};

mask: 指定分配cache buckets的总数。在方法查找中，Runtime使用这个字段确定数组的索引位置。
occupied: 实际占用cache buckets的总数。
buckets: 指定Method数据结构指针的数组。这个数组可能包含不超过mask+1个元素。需要注意的是，指针可能是NULL，表示这个缓存bucket没有被占用，另外被占用的bucket可能是不连续的。这个数组可能会随着时间而增长。
objc_msgSend（下文讲解）每调用一次方法后，就会把该方法缓存到cache列表中，下次的时候，就直接优先从cache列表中寻找，如果cache没有，才从methodLists中查找方法。

Category

// 它可以动态的为已存在的类添加新的方法
typedef struct objc_category *Category;

// objc_category的定义如下：
struct objc_category {
    char *category_name                           OBJC2_UNAVAILABLE; // 类别名称
    char *class_name                              OBJC2_UNAVAILABLE; // 类名
    struct objc_method_list *instance_methods     OBJC2_UNAVAILABLE; // 实例方法列表
    struct objc_method_list *class_methods        OBJC2_UNAVAILABLE; // 类方法列表
    struct objc_protocol_list *protocols          OBJC2_UNAVAILABLE; // 协议列表
}