深入浅出Cocoa之类与对象【转】

最近打算写一些ObjC中比较底层的东西&＃xff0c;尤其是 runtime 相关的。苹果已经将 ObjC runtime 代码开源了&＃xff0c;我们可以从&＃xff1a;http://opensource.apple.com/source/objc4/objc4-493.9/runtime/ 浏览源代码&＃xff0c;或点此下载源代码。

从哪里入手呢&＃xff1f;那当然是最基本的类与对象。与C&＃43;&＃43;相比&＃xff0c;ObjC中的类与对象结构要简洁与一致得多&＃xff08;参考《深度探索C&＃43;&＃43;对象模型》&＃xff0c;你就知道C&＃43;&＃43;中类与对象结构的复杂&＃xff09;。本文将详细讲解ObjC中类与对象的结构&＃xff0c;下回将讲如何在 runtime 时操作类。

我们可以在/usr/include/objc/objc.h 和 runtime.h 中找到对 class 与 object 的定义&＃xff1a;

Class 是一个 objc_class 结构类型的指针&＃xff1b;而 id&＃xff08;任意对象&＃xff09; 是一个 objc_object 结构类型的指针&＃xff0c;其第一个成员是一个 objc_class 结构类型的指针。注意这里有一关键的引申解读&＃xff1a;内存布局以一个 objc_class 指针为开始的所有东东都可以当做一个 object 来对待&＃xff01; 那 objc_class 又是怎样一个结构体呢&＃xff1f;且看&＃xff1a;

struct objc_class
{
struct objc_class* isa;
struct objc_class* super_class;
const char* name;
long version;
long info;
long instance_size;
struct objc_ivar_list* ivars;
struct objc_method_list** methodLists;
struct objc_cache* cache;
struct objc_protocol_list* protocols;
};

objc_class 结构体的各成员介绍如下&＃xff1a;

isa&＃xff1a;是一个 objc_class 类型的指针&＃xff0c;看到这里&＃xff0c;想起我前面的引申解读了没&＃xff1f;内存布局以一个 objc_class 指针为开始的所有东东都可以当做一个 object 来对待&＃xff01; 这就是说 objc_class 或者说类其实也可以当做一个 objc_object 对象来对待&＃xff01;对象是对象&＃xff0c;类也是对象&＃xff0c;是不是有点混淆&＃xff1f;别急&＃xff0c;ObjC发明&＃xff08;or 重用&＃xff09;了一个术语来区分这两种不同的对象&＃xff1a;类对象&＃xff08;class object&＃xff09;与实例对象&＃xff08;instance object&＃xff09;。OK&＃xff0c;名称混淆的问题解决&＃xff0c;下面我将使用这两个术语来区分不同的对象&＃xff0c;而使用“对象”这一术语来泛指所有的对象。ObjC还对类对象与实例对象中的 isa 所指向的类结构作了不同的命名&＃xff1a;类对象中的 isa 指向类结构被称作 metaclass&＃xff0c;metaclass 存储类的static类成员变量与static类成员方法&＃xff08;&＃43;开头的方法&＃xff09;&＃xff1b;实例对象中的 isa 指向类结构称作 class&＃xff08;普通的&＃xff09;&＃xff0c;class 结构存储类的普通成员变量与普通成员方法&＃xff08;-开头的方法&＃xff09;。

super_class&＃xff1a;一看就明白&＃xff0c;指向该类的父类呗&＃xff01;如果该类已经是最顶层的根类&＃xff08;如 NSObject 或 NSProxy&＃xff09;&＃xff0c;那么 super_class 就为 NULL。

好&＃xff0c;先中断一下其他类结构成员的介绍&＃xff0c;让我们厘清一下在继承层次中&＃xff0c;子类&＃xff0c;父类&＃xff0c;根类&＃xff08;这些都是普通 class&＃xff09;以及其对应的 metaclass 的 isa 与 super_class 之间关系:

好&＃xff0c;至此我们明白了类的结构层次&＃xff0c;让我们接着看类结构中的其他成员。

name&＃xff1a;一个 C 字符串&＃xff0c;指示类的名称。我们可以在运行期&＃xff0c;通过这个名称查找到该类&＃xff08;通过&＃xff1a;id objc_getClass(const char *aClassName)&＃xff09;或该类的 metaclass&＃xff08;id objc_getMetaClass(const char *aClassName)&＃xff09;&＃xff1b;

version&＃xff1a;类的版本信息&＃xff0c;默认初始化为 0。我们可以在运行期对其进行修改&＃xff08;class_setVersion&＃xff09;或获取&＃xff08;class_getVersion&＃xff09;。

info&＃xff1a;供运行期使用的一些位标识。有如下一些位掩码&＃xff1a;

CLS_METHOD_ARRAY (0x100L) 该标志位指示 methodlists 是指向一个 objc_method_list 还是一个包含 objc_method_list 指针的数组&＃xff1b;

ivars&＃xff1a;指向 objc_ivar_list 的指针&＃xff0c;存储每个实例变量的内存地址&＃xff0c;如果该类没有任何实例变量则为 NULL&＃xff1b;

methodLists&＃xff1a;与 info 的一些标志位有关&＃xff0c;CLS_METHOD_ARRAY 标识位决定其指向的东西&＃xff08;是指向单个 objc_method_list还是一个 objc_method_list 指针数组&＃xff09;&＃xff0c;如果 info 设置了 CLS_CLASS 则 objc_method_list  存储实例方法&＃xff0c;如果设置的是 CLS_META 则存储类方法&＃xff1b;

cache&＃xff1a;指向 objc_cache 的指针&＃xff0c;用来缓存最近使用的方法&＃xff0c;以提高效率&＃xff1b;

protocols&＃xff1a;指向 objc_protocol_list 的指针&＃xff0c;存储该类声明要遵守的正式协议。

总结&＃xff1a;
ObjC 为每个类的定义生成两个 objc_class &＃xff0c;一个即普通的 class&＃xff0c;另一个即 metaclass。我们可以在运行期创建这两个 objc_class 数据结构&＃xff0c;然后使用 objc_addClass 动态地创建新的类定义。这个够动态够强大的吧&＃xff1f;下回讲演示如何在运行期动态创建新类。