学习 Objective-C Runtime (一)

Runtime 是 Objective-C 语言的核心，理解了 Runtime 才算真正掌握 Objective-C 这门语言。

关于Objective-C

Objective-C 语言由 Smalltalk 演化而来，是 C 语言的超集，具有面向对象特性和消息传递机制。而支撑这两个特性的基础是一个用 C 和汇编语言编写的 Runtime 库。

什么是Runtime

什么是 Runtime ？这里引用 Apple 官方文档《Objective-C Runtime Programming Guide》的表述：

原文：
The Objective-C language defers as many decisions as it can from compile time and link time to runtime. Whenever possible, it does things dynamically. This means that the language requires not just a compiler, but also a runtime system to execute the compiled code. The runtime system acts as a kind of operating system for the Objective-C language; it’s what makes the language work.
翻译：
Objective-C 语言尽可能把编译时和链接时要处理的工作推迟到运行时。只要有可能，Objective-C 就会进行动态的处理。这就意味着 Objective-C 语言不仅需要一个编译器，也需要一个运行时系统来执行编译好的代码。运行时系统就像一个操作系统，让 Objective-C 语言能够有效地运作。

总结：

• Runtime 发生在程序的运行阶段。
• Runtime 是 Objective-C 语言的运行机制，在这个层面上我们可以把它理解为运行时系统（Runtime System）。
• Runtime 实现的基础是一个用 C 和汇编语言编写的 Runtime 库（Runtime Library）。这个库
• Runtime 把一部分编译和链接时要执行的操作推迟到了程序运行时。

因为 Objective-C 的 Runtime 机制，我们认为 Objective-C 属于动态语言。

动态语言（Dynamic Programming Language ）与静态语言（Static Programming Language）

动态语言：程序在运行时可以改变结构，新的函数可以被引进，现有的函数可以被删除等在结构上发生变化。比如 JavaScript、Ruby、Python、Objective-C、Swift。

静态语言：没有上述特性的就是静态语言，比如 C、C＋＋、Java。

动态类型语言（Dynamically Typed Language）与静态类型语言（静态类型语言）

动态类型语言：程序运行阶段做类型检查。变量使用之前不需要声明变量类型，其类型由被赋的值的类型决定。比如 PHP、Python 和 Ruby。

静态类型语言：程序运行前（如编译阶段）做类型检查。比如 Java、C＋＋、C。

强类型语言与弱类型语言

强类型语言：变量的类型被指定后不会改变，除非被强制转换。强类型语言是类型安全的语言。

弱类型语言：一个变量可被赋予不同类型的值。

消息传递机制（Messaging）

Runtime 的核心是消息传递机制。Objective-C 与 Java 等面向对象语言不同的是，Objective-C 调用方法时采用“消息结构”（messaging structure）而不是“函数调用”（function calling）。Objective-C 是由 Smalltalk 演化而来，而 Smalltalk 就是消息型语言的鼻祖。

I’m sorry that I long ago coined the term “objects” for this topic because it gets many people to focus on the lesser idea. The big idea is “messaging” – that is what the kernal [sic] of Smalltalk is all about... The key in making great and growable systems is much more to design how its modules communicate rather than what their internal properties and behaviors should be.
Smalltalk 之父 Alan Kay 强调消息传递才是该语言的核心，而不是面向对象。

这里引用《Effective Objective-C 2.0》里的表述：

使用消息结构的语言，其运行时所应执行的代码由运行环境来决定；而使用函数调用的语言，则由编译器决定。举个例子，如果调用的函数是多态的，那么在运行时就要按照“虚方法表”（virtual table）来查出来到底应该执行哪个函数实现。而采用消息结构的语言，不论是否多态，总是在运行时才会去查找所要执行的方法。实际上，编译器甚至不关心接收的对象是何种类型。接收消息的对象问题也要在运行时处理，这个过程称为“动态绑定”（dynamic binding）。

总结：

• Objective-C 采用“消息结构”，方法调用使用动态绑定，只有在程序运行时才能确定所调用的方法。C 语言采用“函数调用”，函数调用采用静态绑定，在程序编译阶段就确定了所调用的函数。

动态绑定（dynamic binding）静态绑定（static binding）

动态绑定：在程序运行阶段判断所引用对象的实际类型，然后再根据它的类型调用相应的方法。

静态绑定：在程序编译阶段就已经判断好对象的类型，并确定运行时所应调用的函数。

消息传递机制的实现

现在我们知道，在Objective-C中调用方法过程是：程序运行时，先向对象传递消息，然后再根据动态绑定来确定调用的方法。