在学习Runtime的时候,你可能要脱离原来你所认知的区域,比如:你真的了解类和对象么?你真的理解实例方法和类方法么?你真的以为你看到的就是所有的东西么?网上的那些所谓的实用技巧你真的理解什么意思么?磨刀不误砍柴工,我们先说一下很重要的几个概念。
1. id 以及 Class
- (我姑且认为大家印象中:id就是对象,Class就是类。)
大家对于id
和Class
其实并不陌生,我们做一个实验,创建一个Person
的类,然后创建一个Person
对象,然后这样:
Person* person = [[Person alloc] init];
NSLog(@"%p",person);
//
NSLog(@"%p",[person class]);
NSLog(@"%p",[Person class]);
//
NSLog(@"%p",object_getClass(person));
NSLog(@"%p",object_getClass([person class]));
打印结果:
RuntimeSkill[2048:247155] 0x60000000ed30
RuntimeSkill[2048:247155] 0x10702c6d0
RuntimeSkill[2048:247155] 0x10702c6d0
RuntimeSkill[2048:247155] 0x10702c6d0
RuntimeSkill[2048:247155] 0x10702c6a8
我擦嘞,就问你懵逼了没有?
从结构看功能
写一个Class
去看系统的API:
typedef struct objc_class *Class;
同时你会发现有一个这个东西typedef struct objc_object *id;
发现id
是一个结构体,并且里面只有一个Class
类型的指针isa:
struct objc_object {
Class isa OBJC_ISA_AVAILABILITY;
};
再看Class
其实也是系统定义的一个结构体,只不过结构复杂很多:
struct objc_class {
Class isa OBJC_ISA_AVAILABILITY;
#if !__OBJC2__
Class super_class OBJC2_UNAVAILABLE; //父类
const char *name OBJC2_UNAVAILABLE; //类名
long version OBJC2_UNAVAILABLE; //版本信息
long info OBJC2_UNAVAILABLE; //类信息
long instance_size OBJC2_UNAVAILABLE; //实例变量大小
struct objc_ivar_list *ivars OBJC2_UNAVAILABLE; //成员变量链表
struct objc_method_list **methodLists OBJC2_UNAVAILABLE; //方法链表
struct objc_cache *cache OBJC2_UNAVAILABLE; //方法缓存(大幅提高方法调用效率)
struct objc_protocol_list *protocols OBJC2_UNAVAILABLE; //协议链表
#endif
} OBJC2_UNAVAILABLE;
/* Use `Class` instead of `struct objc_class *` */
通过对比我们可以确认几点:
- 在Objective-C中,所有的类其实也是一个对象,我们可以认为
id
中的isa指针指向的是一个类对象,并且在Class
结构体中的isa指针指向元类(后面做解释)。 - 在Runtime中,以
obj_
开头的方法大多是针对id
类型的对象进行操作,而以class_
开头方法主要是针对Class
类型的类对象进行操作。 - Runtime的以
class_
开头的方法是针对与Class
结构体的各个元素进行操作的。 - 结构体元素的作用详见注释,不再多余赘述。
元类(Meta Class)
在objc_object
结构体中,有一个objc_class
类型的指针,奇怪的是,在objc_class
结构体中又有一个objc_class
类型的指针,这也就引入了元类的概念。
首先,元类是类对象的类,同样也就是一个对象,它的结构也是objc_class
结构,有人现在会说了,你这不是扯淡吗?这么说那元类的isa
指针有指向哪里?我读书少,你不要骗我!!!
其实这就涉及了一种特殊的机制,为了不让这种结构无限延伸下去,Objective-C让所有的元类的isa
指针指向基类的元类,以此作为它们的所属类。即,任何NSObject继承体系下的元类都使用NSObject的元类作为自己的所属类,而基类的元类的isa
指针是指向它自己,并且基类的元类的父类是基类。这样就形成了一个完美的闭环。太他妈有想法了:
这样我们就可以解释刚开始的打印结果了,第一个地址
0x60000000ed30
为创建的Person
对象,第二,第三,第四个地址0x10702c6d0
为Person
类对象的地址,最后一个0x10702c6a8
为Person
类的元类的地址。(注意:元类的调用只能用object_getClass ()
或者objc_getClass ()
获得,使用类对象调用class
方法是无法获取到元类的,它只是返回当前类对象而已。)
实例方法和类方法
下面我们在方法调用方面来研究一下元类存在的必然性,那就要说到实例方法和类方法发送消息的机制,在Class
的结构体中有一个元素methodLists
,当我们调用一个方法时,系统会在这个列表中进行查找(这里不考虑cache
),同样元类也有一个methodLists
,所以:
- 当给对象发送消息时(调用实例方法),系统会在当前对象对应的类对象的
methodLists
中进行查找。 - 当给类发送消息时(调用类方法),系统会在当前类的元类的
methodLists
中进行查找。
也就是说类对象存储着一个类的所有实例方法,元类存储着一个类的所有类方法。同时每个类都会有一个单独的元类,因为每个类的类方法基本不可能完全相同。看到这有人睡说,元类中还有很多的元素,比如成员变量的链表,那类变量怎么说?目前我没有找到关于类变量的信息。
2. SEL、Method、IMP
关于SEL
相信大家都很熟悉,但是对于Method
和IMP
就相对陌生了,下面我们详解这几个关于方法的数据类型。
SEL
SEL
是系统在编译过程中,会根据方法的名字以及参数序列生成一个用来区分这个方法的唯一ID编号,这个 ID 就是 SEL
类型的。我们需要注意的是,只要方法的名字和参数序列完全相同,那么它们的 ID编号就是相同的。
获取SEL的几种方法:
SEL aSel = @selector(didReceiveMemoryWarning);
SEL a_sel = NSSelectorFromString(@"didReceiveMemoryWarning");
SEL a_Sel = sel_registerName("didReceiveMemoryWarning");
NSLog(@"%p___%p___%p",aSel,a_sel,a_Sel);
打印结果:
RuntimeSkill[1741:214328] 0x10957b985___0x10957b985___0x10957b985
Method
Method
从字面上一看就是方法的意思。Method
其实就是 objc_method
的结构体指针,结构如下:
struct objc_method {
SEL method_name OBJC2_UNAVAILABLE; //方法名
char *method_types OBJC2_UNAVAILABLE; //参数类型以及返回值类型编码
IMP method_imp OBJC2_UNAVAILABLE; //方法实现指针
}
获取Method
的方法:
// 获取实例方法
Method class_getInstanceMethod ( Class cls, SEL name );
// 获取类方法
Method class_getClassMethod ( Class cls, SEL name );
// 获取所有方法的数组
Method * class_copyMethodList ( Class cls, unsigned int *outCount );
IMP
IMP
即Implementation
,为指向函数实现的指针,如果我们能够获取到这个指针,则可以直接调用该方法,充分证实了它就是一个函数的指针。
获取IMP
的方法:
//通过Method获取IMP
IMP method_getImplementation(Method m);
// 返回方法的具体实现
IMP class_getMethodImplementation ( Class cls, SEL name );
IMP class_getMethodImplementation_stret ( Class cls, SEL name );
获取到IMP
之后可直接调用方法:
SEL aSel = @selector(didReceiveMemoryWarning);
Method method = class_getInstanceMethod([self class], aSel);
IMP imp = method_getImplementation(method);
((void (*) (id, SEL)) (void *)imp)(self, aSel);
3. Ivar
在Class
结构体中,有一个ivars
的链表结构,其中存储着所有变量信息(Ivar
的数组),每一个Ivar
指针对应一个变量元素。同时通过系统的API,我们看到Ivar
也是一个结构体,`typedef struct objc_ivar *Ivar,它也是一个结构题:
struct objc_ivar {
char *ivar_name OBJC2_UNAVAILABLE;
char *ivar_type OBJC2_UNAVAILABLE;
int ivar_offset OBJC2_UNAVAILABLE;
#ifdef __LP64__
int space OBJC2_UNAVAILABLE;
#endif
}
对于
Ivar`的操作有以下方法:
// 获取类中指定名称成员变量
Ivar class_getInstanceVariable ( Class cls, const char *name );
// 获取类变量
Ivar class_getClassVariable ( Class cls, const char *name );
// 获取整个成员变量列表
Ivar * class_copyIvarList ( Class cls, unsigned int *outCount );
- 需要注意的是:
class_copyIvarList
这个函数函数,返回全部实例变量的数组,数组中每个Ivar
指向该成员变量信息的objc_ivar
结构体的指针。这个数组不包含在父类中声明的变量。outCount指针返回数组的大小。我们必须使用free()来释放这个数组。 - 关于类变量的传说连听过都没听过,你要是吹牛逼说你知道,那麻烦您教一下我,必有重谢,哈哈哈哈哈。
总结
对于上面的很多的示例代码只是提供给大家帮助理解的,我提醒你一点:开发中千万不要这么写代码,不然你升职加薪,迎娶白富美,走上人生巅峰本来就不可能,现在可能连温饱也是个问题了。这也不是单纯的扯淡,明确概念之后,我们讲Runtime的实际用法才事半功倍。