对象和方法的本质

对象的本质

Objective-C的对象本质其实是结构体。
我们平时编写的objective-c代码，底层实现其实都是C/C++代码，所以Objective-C的面向对象都是基于C/C++的数据结构实现的，而其中Objective-C的对象和类则主要是基于C/C++的结构体来实现的。
在main函数中定义一个简单对象：

int main(int argc, const char * argv[]) {
    @autoreleasepool {
        NSObject *obj = [[NSObject alloc] init];
    }
    return 0;
}

可以通过clang -rewrite-objc main.m -o main.cpp命令，将main.m文件进行重写，转换成对应的C/C++代码。
在大约7700多行可以看到这段代码：

struct NSObject_IMPL {
    Class isa; 
};

struct NSObject_IMPL就是NSObject的底层结构了，所以对象本质其实是结构体。
随便在main函数某处输入Class，点击Jump to Definition，发现如下代码：

typedef struct objc_class *Class;

可以看出Class是结构体objc_class的别名，下面是objc_class源码的其中一部分：

struct objc_class : objc_object {
    // Class ISA;
    Class superclass;
    cache_t cache;             // formerly cache pointer and vtable
    class_data_bits_t bits;    // class_rw_t * plus custom rr/alloc flags

    class_rw_t *data() { 
        return bits.data();
    }
    ...
}

可以看出objc_class继承自结构体objc_object，于是找到objc_object的源码：

struct objc_object {
private:
    isa_t isa;

public:

    // ISA() assumes this is NOT a tagged pointer object
    Class ISA();

    // getIsa() allows this to be a tagged pointer object
    Class getIsa();

    ...
}

objc_object中，第一个私有成员变量isa_t类型的isa，说明所有对象都包含一个类型为isa_t的isa指针。

方法的本质

Objective-C中方法的本质其实是发送消息。
打开main.cpp文件，拉到文件末尾，可以看到：

int main(int argc, const char * argv[]) {
    /* @autoreleasepool */ { __AtAutoreleasePool __autoreleasepool; 
        NSObject *obj = ((NSObject *(*)(id, SEL))(void *)objc_msgSend)((id)((NSObject *(*)(id, SEL))(void *)objc_msgSend)((id)objc_getClass("NSObject"), sel_registerName("alloc")), sel_registerName("init"));
    }
    return 0;
}

可以简单得出，方法的本质是通过objc_msgSend发送消息，其中第一个参数为id消息接受者，第二个参数为sel方法编号。
OC方法函数调用，最终都会通过objc_msgSend进行消息转发，把对应方法编号SEL发送给对应的Class，查找到方法函数实现的指针IMP，找到函数实现的指针IMP就是找到对应的方法实现地址。
通过SEL方法编号查找方法实现指针IMP，苹果提供了两种方案，一种是快速查找，利用缓存机制，使用汇编进行查找，一种是慢速查找，就是利用C、C++递归查找。
因为objc_msgSend要求通过传入一个任意的SEL，最终找到方法实现的IMP指针，而在C语言中，不可能写一个函数去实现保留未知的参数，跳转任意的指针，而汇编语言可以直接通过寄存器操作，比C语言快很多，所以objc_msgSend是用汇编语言编写的。