Objective-C 语言Runtime 运行时之一:类与目的

Class

Objective-C类是由Class类型来代表的,它实际上是一个对准objc_class结构体的指针。它的概念如下:

1  typedef struct objc_class *Class;

查看objc/runtime.hobjc_class结构体的概念如下:

1  struct objc_class {
2
3      Class isa  OBJC_ISA_AVAILABILITY;
4
5   #if !__OBJC2__
6      Class super_class                       OBJC2_UNAVAILABLE;   // 父类
7      const char *name                         OBJC2_UNAVAILABLE;  // 类名
8      long version                             OBJC2_UNAVAILABLE;  // 类的版本信息,默认为0
9      long info                                OBJC2_UNAVAILABLE;  // 类信息,供运行期使用的一些位标识
10     long instance_size                       OBJC2_UNAVAILABLE;  // 该类的实例变量大小
11     struct objc_ivar_list *ivars             OBJC2_UNAVAILABLE;  // 该类的成员变量链表
12     struct objc_method_list **methodLists    OBJC2_UNAVAILABLE;  // 方法定义的链表
13     struct objc_cache *cache                 OBJC2_UNAVAILABLE;  // 方法缓存
14     struct objc_protocol_list *protocols     OBJC2_UNAVAILABLE;  // 协议链表
15
16  #endif
17  } OBJC2_UNAVAILABLE;

在那么些定义中,上面多少个字段是我们感兴趣的

isa:需要留意的是在Objective-C中,所有的类自身也是一个目标,那个目的的Class里面也有一个isa指针,它指向metaClass(元类),大家会在后边介绍它。
super_class:指向该类的父类,假使此类已经是最顶层的根类(如NSObjectNSProxy),则super_class为NULL。
cache:用于缓存如今接纳的不二法门。一个接收者对象收取到一个音信时,它会依照isa指针去找寻可以响应这多少个信息的靶子。在实际上采用中,这么些目标唯有一对措施是常用的,很多艺术其实很少用或者根本用不上。这种情状下,倘诺每一遍信息来时,大家都是methodLists中遍历三次,性能势必很差。这时,cache就派上用场了。在大家每一次调用过一个措施后,这一个主意就会被缓存到cache列表中,下次调用的时候runtime就会优先去cache中查找,如果cache没有,才去methodLists中找寻方法。这样,对于这多少个平常利用的模式的调用,但增长了调用的效用。
version:我们得以接纳这个字段来提供类的版本音信。这对于目的的序列化至极有用,它可是让我们识别出不同类定义版本中实例变量布局的更动。
针对cache,大家用下面例子来讲明其执行进程:

1   NSArray *array = [[NSArray alloc] init];
2   其流程是:
3   1. `[NSArray alloc]`先被执行。因为NSArray没有`+alloc`方法,于是去父类NSObject去查找。
4   2. 检测NSObject是否响应`+alloc`方法,发现响应,于是检测NSArray类,并根据其所需的内存空间大小开始分配内存空间,然后把`isa`指针指向NSArray类。同时,`+alloc`也被加进cache列表里面。
5   3. 接着,执行`-init`方法,如果NSArray响应该方法,则直接将其加入`cache`;如果不响应,则去父类查找。
6   4. 在后期的操作中,如果再以`[[NSArray alloc] init]`这种方式来创建数组,则会直接从cache中取出相应的方法,直接调用。
7   ### objc_object与id
8   `objc_object`是表示一个类的实例的结构体,它的定义如下(`objc/objc.h`):
9    objc
10   struct objc_object {
11       Class isa  OBJC_ISA_AVAILABILITY;
12   };
13
14   typedef struct objc_object *id;

可以观看,这一个结构体只有一个字体,即指向其类的isa指针。这样,当大家向一个Objective-C目标发送音信时,运行时库会依照实例对象的isa指针找到这一个实例对象所属的类。Runtime库会在类的不二法门列表及父类的模式列表中去寻觅与音信对应的selector本着的办法。找到后即运行这个主意。

当创立一个特定类的实例对象时,分配的内存包含一个objc_object数据结构,然后是类的实例变量的多寡。NSObject类的allocallocWithZone:主意应用函数class_createInstance来创建objc_object数据结构。

另外还有我们周边的id,它是一个objc_object社团类型的指针。它的存在可以让我们落实类似于C++中泛型的一部分操作。该品种的对象可以变换为其余一种对象,有点类似于C语言中void *指针类型的效果。

 
 其实,我也不晓得怎么要编著。也许是编写是学业和考查的一部分吗。我不清楚写作好除了能语文考得好以外还有哪些效益。但是,照有多年小高校教育的老妈的话来说,小学生告诉他们也听不懂。既然应试作文,就有照应的沙盘和套路。何人叫大家是“考试民族”呢。我高中室友整个中学生涯的作文几乎是一头背下来的。我说的是几乎,至少有一篇是她自己写的。我室友酷爱读古龙的随笔。有次考试,突然古龙附体,灵感大发,决定写篇
微随笔。“夜,早上。山顶,多少人。。。。。”。考完试,他颇为得意地说,“我本次试验写了篇随笔。。”。只是,发下来的语文试卷让他有种石化的觉得
。当不断文艺青年的平日青年往往会玩物丧志成二逼青年。- -!

Objective-C言语是一门动态语言,它将广大静态语言在编译和链接时期做的事放到了运转时来拍卖。这种动态语言的优势在于:我们写代码时更具灵活性,如大家可以把信息转发给咱们想要的对象,或者擅自交流一个艺术的实现等。

 
我不知道有些许人在上高校此前是诚心诚意喜欢创作的,反正我是不那么喜欢。从小没什么语言天赋,准确点来说,写不出“草长莺飞的青春”之类的华美动人。同样,对于命题作文,“掀拳裸袖的一天”,或是半命题作文,“第一次____”之类大多无话可说。苦思冥想,憋出200字,但一篇写作至少500字。真不知道,就凭本人“前日,深夜7点兴起了。吃过早饭就和大爷去花园玩了一天”这种流水式语言,该拿什么去营救上边的300字。这时,我最欣赏写的就是一句话日记,“明日自我去打球了”,“先天本人帮外祖母做家务活了”。。。。老师说你们没有生活体验,小孩子哪有什么阅历。我是躺在电视机前看《还珠格格》的,又不是从小去街头扛把子的,哪有那么跌荡起伏的人生。

版本(version)

本子相关的操作包含以下函数:

1   // 获取版本号
2   int class_getVersion ( Class cls );
3
4   // 设置版本号
5   void class_setVersion ( Class cls, int version );

实例(Example)

地点列举了大量类操作的函数,下边大家写个实例,来看看那么些函数的实例效果:

//-----------------------------------------------------------
// MyClass.h
@interface MyClass : NSObject <NSCopying, NSCoding>
@property (nonatomic, strong) NSArray *array;
@property (nonatomic, copy) NSString *string;
- (void)method1;
- (void)method2;
+ (void)classMethod1;
@end
//-----------------------------------------------------------
// MyClass.m
#import "MyClass.h"
@interface MyClass () {
    NSInteger       _instance1;
    NSString    *   _instance2;
}
@property (nonatomic, assign) NSUInteger integer;
- (void)method3WithArg1:(NSInteger)arg1 arg2:(NSString *)arg2;
@end
@implementation MyClass
+ (void)classMethod1 {
}
- (void)method1 {
    NSLog(@"call method method1");
}
- (void)method2 {
}
- (void)method3WithArg1:(NSInteger)arg1 arg2:(NSString *)arg2 {
    NSLog(@"arg1 : %ld, arg2 : %@", arg1, arg2);
}
@end
//-----------------------------------------------------------
// main.h
#import "MyClass.h"
#import "MySubClass.h"
#import <objc/runtime.h>
int main(int argc, const char * argv[]) {
    @autoreleasepool {

        MyClass *myClass = [[MyClass alloc] init];
        unsigned int outCount = 0;
        Class cls = myClass.class;
        // 类名
        NSLog(@"class name: %s", class_getName(cls));
        NSLog(@"==========================================================");
        // 父类
        NSLog(@"super class name: %s", class_getName(class_getSuperclass(cls)));
        NSLog(@"==========================================================");
        // 是否是元类
        NSLog(@"MyClass is %@ a meta-class", (class_isMetaClass(cls) ? @"" : @"not"));
        NSLog(@"==========================================================");
        Class meta_class = objc_getMetaClass(class_getName(cls));
        NSLog(@"%s's meta-class is %s", class_getName(cls), class_getName(meta_class));
        NSLog(@"==========================================================");
        // 变量实例大小
        NSLog(@"instance size: %zu", class_getInstanceSize(cls));
        NSLog(@"==========================================================");
        // 成员变量
        Ivar *ivars = class_copyIvarList(cls, &outCount);
        for (int i = 0; i < outCount; i++) {
            Ivar ivar = ivars[i];
            NSLog(@"instance variable's name: %s at index: %d", ivar_getName(ivar), i);
        }
        free(ivars);
        Ivar string = class_getInstanceVariable(cls, "_string");
        if (string != NULL) {
            NSLog(@"instace variable %s", ivar_getName(string));
        }
        NSLog(@"==========================================================");
        // 属性操作
        objc_property_t * properties = class_copyPropertyList(cls, &outCount);
        for (int i = 0; i < outCount; i++) {
            objc_property_t property = properties[i];
            NSLog(@"property's name: %s", property_getName(property));
        }
        free(properties);
        objc_property_t array = class_getProperty(cls, "array");
        if (array != NULL) {
            NSLog(@"property %s", property_getName(array));
        }
        NSLog(@"==========================================================");
        // 方法操作
        Method *methods = class_copyMethodList(cls, &outCount);
        for (int i = 0; i < outCount; i++) {
            Method method = methods[i];
            NSLog(@"method's signature: %s", method_getName(method));
        }
        free(methods);
        Method method1 = class_getInstanceMethod(cls, @selector(method1));
        if (method1 != NULL) {
            NSLog(@"method %s", method_getName(method1));
        }
        Method classMethod = class_getClassMethod(cls, @selector(classMethod1));
        if (classMethod != NULL) {
            NSLog(@"class method : %s", method_getName(classMethod));
        }
        NSLog(@"MyClass is%@ responsd to selector: method3WithArg1:arg2:", class_respondsToSelector(cls, @selector(method3WithArg1:arg2:)) ? @"" : @" not");
        IMP imp = class_getMethodImplementation(cls, @selector(method1));
        imp();
        NSLog(@"==========================================================");
        // 协议
        Protocol * __unsafe_unretained * protocols = class_copyProtocolList(cls, &outCount);
        Protocol * protocol;
        for (int i = 0; i < outCount; i++) {
            protocol = protocols[i];
            NSLog(@"protocol name: %s", protocol_getName(protocol));
        }
        NSLog(@"MyClass is%@ responsed to protocol %s", class_conformsToProtocol(cls, protocol) ? @"" : @" not", protocol_getName(protocol));
        NSLog(@"==========================================================");
    }
    return 0;
}

2014-10-22 19:41:37.452 RuntimeTest[3189:156810] class name: MyClass
2014-10-22 19:41:37.453 RuntimeTest[3189:156810] ==========================================================
2014-10-22 19:41:37.454 RuntimeTest[3189:156810] super class name: NSObject
2014-10-22 19:41:37.454 RuntimeTest[3189:156810] ==========================================================
2014-10-22 19:41:37.454 RuntimeTest[3189:156810] MyClass is not a meta-class
2014-10-22 19:41:37.454 RuntimeTest[3189:156810] ==========================================================
2014-10-22 19:41:37.454 RuntimeTest[3189:156810] MyClass's meta-class is MyClass
2014-10-22 19:41:37.455 RuntimeTest[3189:156810] ==========================================================
2014-10-22 19:41:37.455 RuntimeTest[3189:156810] instance size: 48
2014-10-22 19:41:37.455 RuntimeTest[3189:156810] ==========================================================
2014-10-22 19:41:37.455 RuntimeTest[3189:156810] instance variable's name: _instance1 at index: 0
2014-10-22 19:41:37.455 RuntimeTest[3189:156810] instance variable's name: _instance2 at index: 1
2014-10-22 19:41:37.455 RuntimeTest[3189:156810] instance variable's name: _array at index: 2
2014-10-22 19:41:37.455 RuntimeTest[3189:156810] instance variable's name: _string at index: 3
2014-10-22 19:41:37.463 RuntimeTest[3189:156810] instance variable's name: _integer at index: 4
2014-10-22 19:41:37.463 RuntimeTest[3189:156810] instace variable _string
2014-10-22 19:41:37.463 RuntimeTest[3189:156810] ==========================================================
2014-10-22 19:41:37.463 RuntimeTest[3189:156810] property's name: array
2014-10-22 19:41:37.463 RuntimeTest[3189:156810] property's name: string
2014-10-22 19:41:37.464 RuntimeTest[3189:156810] property's name: integer
2014-10-22 19:41:37.464 RuntimeTest[3189:156810] property array
2014-10-22 19:41:37.464 RuntimeTest[3189:156810] ==========================================================
2014-10-22 19:41:37.464 RuntimeTest[3189:156810] method's signature: method1
2014-10-22 19:41:37.464 RuntimeTest[3189:156810] method's signature: method2
2014-10-22 19:41:37.464 RuntimeTest[3189:156810] method's signature: method3WithArg1:arg2:
2014-10-22 19:41:37.465 RuntimeTest[3189:156810] method's signature: integer
2014-10-22 19:41:37.465 RuntimeTest[3189:156810] method's signature: setInteger:
2014-10-22 19:41:37.465 RuntimeTest[3189:156810] method's signature: array
2014-10-22 19:41:37.465 RuntimeTest[3189:156810] method's signature: string
2014-10-22 19:41:37.465 RuntimeTest[3189:156810] method's signature: setString:
2014-10-22 19:41:37.465 RuntimeTest[3189:156810] method's signature: setArray:
2014-10-22 19:41:37.466 RuntimeTest[3189:156810] method's signature: .cxx_destruct
2014-10-22 19:41:37.466 RuntimeTest[3189:156810] method method1
2014-10-22 19:41:37.466 RuntimeTest[3189:156810] class method : classMethod1
2014-10-22 19:41:37.466 RuntimeTest[3189:156810] MyClass is responsd to selector: method3WithArg1:arg2:
2014-10-22 19:41:37.467 RuntimeTest[3189:156810] call method method1
2014-10-22 19:41:37.467 RuntimeTest[3189:156810] ==========================================================
2014-10-22 19:41:37.467 RuntimeTest[3189:156810] protocol name: NSCopying
2014-10-22 19:41:37.467 RuntimeTest[3189:156810] protocol name: NSCoding
2014-10-22 19:41:37.467 RuntimeTest[3189:156810] MyClass is responsed to protocol NSCoding
2014-10-22 19:41:37.468 RuntimeTest[3189:156810] ==========================================================

                                                                     
                                读书的滋味

   高尔基说过:“书籍是全人类提升的阶梯”(以下简单100字)

                                                                     
                                        酸

                                                                     
                         (以下简单175字)

                                                                     
                                         甜

                                                                     
                         (以下简单175字)

                                                                     
                                         苦

                                                                     
                           (以下简单175字)

                                                                     
                                         辣

                                                                     
                          (以下连结尾省略230字)                     
                                                                     
         

实例变量大小(instance_size)

实例变量大小操作的函数有:

1   // 获取实例大小
2   size_t class_getInstanceSize ( Class cls );

   
鉴于鄙人的创作过于“写实”,本着“老实人会吃亏”的沉思,老爸要自身写作的时候加点料。古龙曾经写到过,“骗人要7分真,3分假”。这句不了解是什么人说的名言:“文学创作需要客观的虚构。”老师也会教我们一篇写作怎样套四个问题。这也挺无奈的呢,假使真作育写作的话,不是一朝一夕的,要有肯定的阅读量和沉思。但自我有时候会以为作文教学,是系统教育我们这代人说谎的首先课,但天性正直的自家断然拒绝了老爸那种被腐败的资产阶级所侵害的构思。继续写自己的“白面包”小说。

类与对象操作函数

runtime提供了大气的函数来操作类与目的。类的操作方法大部分是以class_为前缀的,而目的的操作方法大部分是以objc_或object_为前缀。下面大家将按照这多少个方法的用处来分类啄磨那多少个办法的选拔。

   还有种挺时髦的写法是“小题目”,例如,以“读书的味道”为题,

类相关操作函数

我们得以回过头去探望objc_class
的定义,runtime提供的操作类的法门重要就是指向这么些结构体中的各种字段的。下边大家分别介绍这有的的函数。并在终极以实例来演示这一个函数的实际用法。

   
 上中学后,我对周围的社会风气丢魂失魄。脑子不停地在“思考人生”。年轻人总会有些愤青的倾向。因而,就相比欣赏写议论文。写多了就认为很空。或者说,很难写的有创意。老师会说议杂谈是“保险文”,不易拿低分,不易拿高分,一般60分会给个42-47分。对于表明文,好像高考一般不考表达文。
对于抒情文,我其实很佩服这个能把“我很抑郁”,“我很伤心”之类的四字短语,拓展成“这思绪恰似冬天依恋在枝头这最后一片泛黄的纸牌,被呼呼的朔风毫不留情地吹去之时的无可奈何”之类的语句,进而写满800字的“异类”。因为,我光是读完这么些文字,就有种蛋蛋的忧愁~~
写记叙文吧,对于自然喜欢推理分析的心力,天生贫乏小学初中教的小运发展,空间发展和事件发展写作逻辑。假设不那么写,那时候,卡夫卡神经质的篇章,压根看不懂他在写些什么,自然也无能为力知晓,他这种通过人物的逻辑推导展开的叙事手法。想模仿伍尔芙的意识流,却写的莫名其妙。老师常说的随笔“形散而神不散”,我写起来就有种精神分裂的感觉。

这种特点意味着Objective-C不仅需要一个编译器,还亟需一个运转时系统来执行编译的代码。对于Objective-C来说,这么些运行时系统就像一个操作系统一样:它让抱有的干活得以健康的运转。这个运行时系统即Objc RuntimeObjc Runtime实在是一个Runtime库,它基本上是用C和汇编写的,这多少个库使得C语言有了面向对象的力量。

                                                                     
                                 自己的划痕                       
                                                 

                                                       
 天空不留下鸟的划痕,但自我早就飞过。      ————题记      

盯住天空,感受时光的仓促流去,有些惆怅,有些伤感,如何才能挽留这逝去的年青?于是,我踏上了寻找的旅程。。。 

类与对象基础数据结构

  从上初中起,我认为温馨是个很有想法的人。不会,像其旁人一样随主流。似乎天生就有先生的淡泊,追求独一无二的本能。这篇《人为啥活着》就是在下的“大作”(本以为是墨宝。。)。班主管第一次提到我的著作,受宠若惊。但我说不出去这样一个题目有如何问题。上高二的时候,看到语文教材里有一篇罗素(Russell)写的《我干吗活着》。心想,连Russell都这样写了,愈加觉得班首席执行官的影响是小题大做,甚至有点浅薄。

元类(Meta Class)

在地方大家关系,所有的类自身也是一个目的,咱们得以向这些目的发送新闻(即调用类方法)。如:

1   NSArray *array = [NSArray array];

以此事例中,+array消息发送给了NSArray类,而这多少个NSArray也是一个对象。既然是目的,那么它也是一个objc_object指南针,它包含一个指向其类的一个isa指针。那么那个就有一个问题了,这一个isa指南针指向哪些吗?为了调用+array格局,那些类的isa指针必须指向一个富含这一个类措施的一个objc_class结构体。那就引出了meta-class的概念

    meta-class是一个类对象的类。

当我们向一个目标发送音讯时,runtime会在这些目的所属的那么些类的不二法门列表中搜索方法;而向一个类发送消息时,会在那些类的meta-class的法子列表中查找。

meta-class故而首要,是因为它存储着一个类的所有类方法。每个类都会有一个单独的meta-class,因为每个类的类模式基本不容许完全相同。

再深切一下,meta-class也是一个类,也足以向它发送一个信息,那么它的isa又是指向哪些吗?为了不让这种社团无限延长下去,Objective-C的设计者让拥有的meta-class的isa指向基类的meta-class,以此作为它们的所属类。即,任何NSObject后续系列下的meta-class都采用NSObject的meta-class作为协调的所属类,而基类的meta-class的isa指针是指向它自己。这样就形成了一个健全的闭环。

经过地方的讲述,再增长对objc_class结构体中super_class指南针的分析,我们就足以形容出类及相应meta-class类的一个接续体系了

对于NSObject此起彼伏体系来说,其实例方法对系统中的所有实例、类和meta-class都是行得通的;而类措施对于连串内的享有类和meta-class都是实惠的。

讲了这般多,我们仍然来写个例子吗:

void TestMetaClass(id self, SEL _cmd) {

    NSLog(@"This objcet is %p", self);
    NSLog(@"Class is %@, super class is %@", [self class], [self superclass]);

    Class currentClass = [self class];
    for (int i = 0; i < 4; i++) {
        NSLog(@"Following the isa pointer %d times gives %p", i, currentClass);
        currentClass = objc_getClass((__bridge void *)currentClass);
    }

    NSLog(@"NSObject's class is %p", [NSObject class]);
    NSLog(@"NSObject's meta class is %p", objc_getClass((__bridge void *)[NSObject class]));
}

#pragma mark -
@implementation Test

- (void)ex_registerClassPair {

    Class newClass = objc_allocateClassPair([NSError class], "TestClass", 0);
    class_addMethod(newClass, @selector(testMetaClass), (IMP)TestMetaClass, "v@:");
    objc_registerClassPair(newClass);

    id instance = [[newClass alloc] initWithDomain:@"some domain" code:0 userInfo:nil];
    [instance performSelector:@selector(testMetaClass)];
}

@end

其一例子是在运行时创设了一个NSError的子类TestClass,然后为这些子类添加一个方法testMetaClass,这些法子的兑现是TestMetaClass函数。

运转后,打印结果是

2014-10-20 22:57:07.352 mountain[1303:41490] This objcet is 0x7a6e22b0
2014-10-20 22:57:07.353 mountain[1303:41490] Class is TestStringClass, super class is NSError
2014-10-20 22:57:07.353 mountain[1303:41490] Following the isa pointer 0 times gives 0x7a6e21b0
2014-10-20 22:57:07.353 mountain[1303:41490] Following the isa pointer 1 times gives 0x0
2014-10-20 22:57:07.353 mountain[1303:41490] Following the isa pointer 2 times gives 0x0
2014-10-20 22:57:07.353 mountain[1303:41490] Following the isa pointer 3 times gives 0x0
2014-10-20 22:57:07.353 mountain[1303:41490] NSObject's class is 0xe10000
2014-10-20 22:57:07.354 mountain[1303:41490] NSObject's meta class is 0x0

大家在for循环中,大家经过objc_getClass来收获对象的isa,并将其打印出来,依此一向回溯到NSObjectmeta-class。分析打印结果,能够看出最终指针指向的地址是0x0,即NSObjectmeta-class的类地方。

此间需要留意的是:大家在一个类对象调用class艺术是力不从心得到meta-class,它只是再次来到类而已。

  一天,我问她有没有好的作文软件。她向自家引进了简书   ——  题记

class_addMethod的实现会覆盖父类的主意实现,但不会代表本类中已存在的贯彻,即便本类中蕴藏一个同名的落实,则函数会再次回到NO。如果要修改已存在落实,能够行使method_setImplementation。一个Objective-C办法是一个简约的C函数,它起码含有五个参数–self_cmd。所以,大家的贯彻函数(IMP参数指向的函数)至少需要多个参数,如下所示:

1   void myMethodIMP(id self, SEL _cmd)
2   {
3        // implementation ....
4   }

与成员变量不同的是,大家可以为类动态增长方法,不管这么些类是否已存在。

另外,参数types是一个叙述传递给艺术的参数类型的字符数组,这就关乎到花色编码,咱们将在后边介绍。

  • class_getInstanceMethodclass_getClassMethod函数,与class_copyMethodList不等的是,这六个函数都会去追寻父类的落实。

  • class_copyMethodList函数,再次来到包含所有实例方法的数组,即使需要拿到类格局,则足以选取class_copyMethodList(object_getClass(cls), &count)(一个类的实例方法是概念在元类里面)。该列表不分包父类实现的法子。outCount参数重返方法的个数。在赢得到列表后,我们需要动用free()格局来释放它。

  • class_replaceMethod函数,该函数的行事可以分成二种:倘诺类中不设有name点名的形式,则类似于class_addMethod函数一样会加上方法;即使类中已存在name点名的点子,则类似于method_setImplementation一致替代原方法的贯彻。

  • class_getMethodImplementation函数,该函数在向类实例发送消息时会被调用,并回到一个针对性方法实现函数的指针。这么些函数会比method_getImplementation(class_getInstanceMethod(cls, name))更快。重返的函数指针可能是一个指向runtime内部的函数,而不肯定是方法的实际贯彻。例如,若是类实例无法响应selector,则赶回的函数指针将是运行时信息转发机制的一局部。

  • class_respondsToSelector函数,大家一般接纳NSObject类的respondsToSelector:instancesRespondToSelector:主意来达到平等目标。

 
记得高一有次作文课上,班总经理点评着我们的创作。突然问了句:“为何要编写?”“因为生活需要心境”。她进步了嗓门自问自答道。又点评了会儿说,“有个同学的小说名字竟然取《人怎么活着》!不得以取这样的名字的。”但她一向没说现实原因,也许这是巾帼特有的说不出理由的第六感的原由吗。

类名(name)

类名操作的函数重要有:

1  // 获取类的类名
2  const char * class_getName ( Class cls );

对于class_getName函数,如果传入的cls为Nil,则赶回一个字字符串。

  
初中的时候,文艺青年写作,最先总喜欢“题记”,所谓的点睛之笔。比如,倘使以“奋斗的光景”为话题,

动态创制对象

动态创立对象的函数如下:

// 创建类实例
id class_createInstance ( Class cls, size_t extraBytes );

// 在指定位置创建类实例
id objc_constructInstance ( Class cls, void *bytes );

// 销毁类实例
void * objc_destructInstance ( id obj );
  • class_createInstance函数:创立实例时,会在默认的内存区域为类分配内存。extraBytes参数表示分配的额外字节数。那一个额外的字节可用于存储在类定义中所定义的实例变量之外的实例变量。该函数在ARC环境下不可以利用。

调用class_createInstance的功力与+alloc主意类似。可是在使用class_createInstance时,我们需要适量的知晓我们要用它来做什么样。在下边的事例中,我们用NSString来测试一下该函数的实际效果:

id theObject = class_createInstance(NSString.class, sizeof(unsigned));

id str1 = [theObject init];
NSLog(@"%@", [str1 class]);

id str2 = [[NSString alloc] initWithString:@"test"];
NSLog(@"%@", [str2 class]);

输出的结果是

2014-10-23 12:46:50.781 RuntimeTest[4039:89088] NSString
2014-10-23 12:46:50.781 RuntimeTest[4039:89088] __NSCFConstantString

可以看到,使用class_createInstance函数获取的是NSString实例,而不是类簇中的默认占位符类__NSCFConstantString。

  • objc_constructInstance函数:在指定的地方(bytes)创造类实例。

  • objc_destructInstance函数:销毁一个类的实例,但不会释放并移除任何与其有关的引用。

其它

runtime还提供了多少个函数来供CoreFoundation的tool-free bridging使用,即:

1   Class objc_getFutureClass ( const char *name );
2   void objc_setFutureClass ( Class cls, const char *name );

一般说来我们不直接行使这多少个函数。

本作品转载自:南峰子的技巧博客

动态创设类和目的

runtime的强有力之处在于它能在运转时创设类和对象。
动态####创建类
动态创造类涉及到以下多少个函数:

// 创建一个新类和元类
Class objc_allocateClassPair ( Class superclass, const char *name, size_t extraBytes );
// 销毁一个类及其相关联的类
void objc_disposeClassPair ( Class cls );
// 在应用中注册由objc_allocateClassPair创建的类
void objc_registerClassPair ( Class cls );
  • objc_allocateClassPair函数:假设大家要制造一个根类,则superclass指定为Nil。extraBytes经常指定为0,该参数是分配给类和元类对象尾部的索引ivars的字节数。

为了成立一个新类,我们需要调用objc_allocateClassPair。然后使用诸如class_addMethod,class_addIvar等函数来为新创立的类添加方法、实例变量和性能等。完成这个后,我们需要调用objc_registerClassPair函数来注册类,之后那多少个新类就足以在先后中采纳了。

实例方法和实例变量应该加上到类自身上,而类情势应该加上到类的元类上。

  • objc_disposeClassPair函数用于销毁一个类,可是需要专注的是,就算程序运行中还设有类或其子类的实例,则无法调用针对类调用该方法。
    在前面介绍元类时,大家已经有接触到这个函数了,在此我们再举个实例来探视这些函数的利用。

Class cls = objc_allocateClassPair(MyClass.class, "MySubClass", 0);

class_addMethod(cls, @selector(submethod1), (IMP)imp_submethod1, "v@:");
class_replaceMethod(cls, @selector(method1), (IMP)imp_submethod1, "v@:");
class_addIvar(cls, "_ivar1", sizeof(NSString *), log(sizeof(NSString *)), "i");

objc_property_attribute_t type = {"T", "@\"NSString\""};
objc_property_attribute_t ownership = { "C", "" };
objc_property_attribute_t backingivar = { "V", "_ivar1"};
objc_property_attribute_t attrs[] = {type, ownership, backingivar};

class_addProperty(cls, "property2", attrs, 3);
objc_registerClassPair(cls);
id instance = [[cls alloc] init];
[instance performSelector:@selector(submethod1)];
[instance performSelector:@selector(method1)];

先后的输出如下:

2014-10-23 11:35:31.006 RuntimeTest[3800:66152] run sub method 1
2014-10-23 11:35:31.006 RuntimeTest[3800:66152] run sub method 1

赢得类定义

Objective-C动态运行库会自动注册大家代码中定义的拥有的类。我们也得以在运行时成立类定义并利用objc_addClass函数来注册它们。runtime提供了一层层函数来拿到类定义相关的消息,这么些函数重要概括:

// 获取已注册的类定义的列表
int objc_getClassList ( Class *buffer, int bufferCount );

// 创建并返回一个指向所有已注册类的指针列表
Class * objc_copyClassList ( unsigned int *outCount );

// 返回指定类的类定义
Class objc_lookUpClass ( const char *name );
Class objc_getClass ( const char *name );
Class objc_getRequiredClass ( const char *name );

// 返回指定类的元类
Class objc_getMetaClass ( const char *name );
  • objc_getClassList函数:获取已登记的类定义的列表。我们不可以假使从该函数中取得的类对象是继续自NSObject系统的,所以在这么些类上调用方法是,都应该先检测一下这多少个方法是否在这多少个类中落实。

下边代码演示了该函数的用法:

int numClasses;
Class * classes = NULL;
numClasses = objc_getClassList(NULL, 0);
if (numClasses > 0) {
    classes = malloc(sizeof(Class) * numClasses);
    numClasses = objc_getClassList(classes, numClasses);
    NSLog(@"number of classes: %d", numClasses);
    for (int i = 0; i < numClasses; i++) {
        Class cls = classes[i];
        NSLog(@"class name: %s", class_getName(cls));
    }
    free(classes);
}

输出结果如下:

2014-10-23 16:20:52.589 RuntimeTest[8437:188589] number of classes: 1282
2014-10-23 16:20:52.589 RuntimeTest[8437:188589] class name: DDTokenRegexp
2014-10-23 16:20:52.590 RuntimeTest[8437:188589] class name: _NSMostCommonKoreanCharsKeySet
2014-10-23 16:20:52.590 RuntimeTest[8437:188589] class name: OS_xpc_dictionary
2014-10-23 16:20:52.590 RuntimeTest[8437:188589] class name: NSFileCoordinator
2014-10-23 16:20:52.590 RuntimeTest[8437:188589] class name: NSAssertionHandler
2014-10-23 16:20:52.590 RuntimeTest[8437:188589] class name: PFUbiquityTransactionLogMigrator
2014-10-23 16:20:52.591 RuntimeTest[8437:188589] class name: NSNotification
2014-10-23 16:20:52.591 RuntimeTest[8437:188589] class name: NSKeyValueNilSetEnumerator
2014-10-23 16:20:52.591 RuntimeTest[8437:188589] class name: OS_tcp_connection_tls_session
2014-10-23 16:20:52.591 RuntimeTest[8437:188589] class name: _PFRoutines
......还有大量输出
  • 获取类定义的章程有五个:objc_lookUpClass,
    objc_getClassobjc_getRequiredClass。假若类在运转时未注册,则objc_lookUpClass会返回nil,而objc_getClass会调用类处理回调,不分畛域复肯定类是否注册,假诺确认未注册,再重临nil。而objc_getRequiredClass函数的操作与objc_getClass一律,只然而假如没有找到类,则会杀死进程。

  • objc_getMetaClass函数:即使指定的类没有注册,则该函数会调用类处理回调,不分互相新确认类是否注册,假使认可未注册,再回到nil。然而,每个类定义都必须有一个实用的元类定义,所以那么些函数总是会回去一个元类定义,不管它是不是行得通。

Runtime库紧要做下边几件事:

1、封装:在那个库中,对象足以用C语言中的结构体表示,而艺术可以用C函数来贯彻,其余再增长了一部分附加的表征。这多少个结构体和函数被runtime函数封装后,我们就可以在程序运行时创立,检查,修改类、对象和它们的法门了。
2、找出方法的末梢实施代码:当程序执行[object doSomething]时,会向消息接收者(object)发送一条消息(doSomething),runtime会依照信息接收者是否能响应该音信而做出不同的反射。这将在后边详细介绍。

Objective-C
runtime当前有七个本子:Modern runtimeLegacy runtimeModern Runtime覆盖了64位的Mac OS X Apps,还有iOS AppsLegacy Runtime是最初用来给32位
Mac OS X Apps 用的,也就是足以不用管就是了。

在这一多重著作中,我们将介绍runtime的主干工作规律,以及哪些运用它让我们的顺序变得愈加灵活。在本文中,我们先来介绍一下类与目标,这是面向对象的底子,我们看看在Runtime中,类是哪些兑现的。

协议(objc_protocol_list)

协和相关的操作包含以下函数:

1   // 添加协议
2   BOOL class_addProtocol ( Class cls, Protocol *protocol );
3
4   // 返回类是否实现指定的协议
5   BOOL class_conformsToProtocol ( Class cls, Protocol *protocol );
6
7   // 返回类实现的协议列表
8   Protocol * class_copyProtocolList ( Class cls, unsigned int *outCount );
  • class_conformsToProtocol函数能够拔取NSObject类的conformsToProtocol:方法来代表。

  • class_copyProtocolList函数再次回到的是一个数组,在动用后大家需要运用free()手动释放。

小结

在这一章中我们介绍了Runtime运行时中与类和对象相关的数据结构,通过这么些数量函数,我们可以管窥Objective-C底层面向对象实现的一对音信。此外,通过添加的操作函数,可以灵活地对那多少个多少开展操作。

实例操作函数

实例操作函数根本是针对我们创立的实例对象的一多级操作函数,我们得以应用这组函数来从实例对象中获取大家想要的局部音讯,如实例对象中变量的值。这组函数可以分成三小类:

1.针对一切对象开展操作的函数,这类函数包含

// 返回指定对象的一份拷贝
id object_copy ( id obj, size_t size );

// 释放指定对象占用的内存
id object_dispose ( id obj );

有这样一种情形,假使大家有类A和类B,且类B是类A的子类。类B通过充裕一些额外的特性来扩张类A。现在我们创立了一个A类的实例对象,并期待在运作时将那多少个目的转换为B类的实例对象,这样可以加上数据到B类的习性中。这种场馆下,我们从未主意直接转换,因为B类的实例会比A类的实例更大,没有充分的半空中来放置对象。此时,大家就要以使用上述多少个函数来处理这种状况,如下代码所示:

NSObject *a = [[NSObject alloc] init];
id newB = object_copy(a, class_getInstanceSize(MyClass.class));
object_setClass(newB, MyClass.class);
object_dispose(a);

2.针对对象实例变量举办操作的函数,这类函数包含:

// 修改类实例的实例变量的值
Ivar object_setInstanceVariable ( id obj, const char *name, void *value );

// 获取对象实例变量的值
Ivar object_getInstanceVariable ( id obj, const char *name, void **outValue );

// 返回指向给定对象分配的任何额外字节的指针
void * object_getIndexedIvars ( id obj );

// 返回对象中实例变量的值
id object_getIvar ( id obj, Ivar ivar );

// 设置对象中实例变量的值
void object_setIvar ( id obj, Ivar ivar, id value );

假如实例变量的Ivar已经精晓,那么调用object_getIvar会比object_getInstanceVariable函数快,相同情形下,object_setIvar也比object_setInstanceVariable快。

3.对准对象的类举办操作的函数,这类函数包含:

// 返回给定对象的类名
const char * object_getClassName ( id obj );

// 返回对象的类
Class object_getClass ( id obj );

// 设置对象的类
Class object_setClass ( id obj, Class cls );
objc_cache

下面提到了objc_class结构体中的cache字段,它用于缓存调用过的艺术。这么些字段是一个针对性objc_cache结构体的指针,其定义如下:

1   struct objc_cache {
2
3       unsigned int mask /* total = mask + 1 */                 OBJC2_UNAVAILABLE;
4       unsigned int occupied                                    OBJC2_UNAVAILABLE;
5       Method buckets[1]                                        OBJC2_UNAVAILABLE;
6
7   }; 

该结构体的字段描述如下:

mask:一个整数,指定分配的缓存bucket的总和。在格局寻找过程中,Objective-C runtime利用这多少个字段来确定最先线性查找数组的目录地点。指向方法selector的指针与该字段做一个AND位操作(index = (mask & selector))。这足以视作一个简短的hash散列算法。
occupied:一个整数,指定实际占用的缓存bucket的总数。
buckets:指向Method数据结构指针的数组。这一个数组可能包含不抢先mask+1个元素。需要专注的是,指针可能是NULL,表示这么些缓存bucket没有被挤占,其它被挤占的bucket恐怕是不连续的。这多少个数组可能会趁机年华而增长。

父类(super_class)和元类(meta-class)

父类和元类操作的函数首要有:

1   // 获取类的父类
2   Class class_getSuperclass ( Class cls );
3
4  // 判断给定的Class是否是一个元类
5   BOOL class_isMetaClass ( Class cls );
  • 1、class_getSuperclass函数,当cls为Nil或者cls为根类时,重返Nil。不过普通我们得以选取NSObject类的superclass方法来达到同等的目标。
  • 2、class_isMetaClass函数,淌假诺cls是元类,则赶回YES;假使否或者传播的cls为Nil,则赶回NO。

成员变量(ivars)及性能

在objc_class中,所有的积极分子变量、属性的消息是放在链表ivars中的。ivars是一个数组,数组中各样元素是指向Ivar(变量音信)的指针。runtime提供了增长的函数来操作这一字段。大体上得以分为以下几类:

1.分子变量操作函数,首要含有以下函数:

1   // 获取类中指定名称实例成员变量的信息
2   Ivar class_getInstanceVariable ( Class cls, const char *name );
3
4   // 获取类成员变量的信息
5   Ivar class_getClassVariable ( Class cls, const char *name );
6   
7   // 添加成员变量
8   BOOL class_addIvar ( Class cls, const char *name, size_t size, uint8_t alignment, const char *types );
9
10   // 获取整个成员变量列表
11   Ivar * class_copyIvarList ( Class cls, unsigned int *outCount );
  • class_getInstanceVariable函数,它回到一个针对包含name指定的分子变量信息的objc_ivar结构体的指针(Ivar)。

  • class_getClassVariable函数,如今不曾找到关于Objective-C中类变量的新闻,一般认为Objective-C不匡助类变量。注意,重回的列表不带有父类的成员变量和性质。

  • Objective-C不襄助往已存在的类中添加实例变量,因而不论是系统库提供的提供的类,依然大家自定义的类,都不可能动态增长成员变量。但要是大家经过运行时来创设一个类的话,又应当咋样给它添加成员变量呢?这时我们就可以使用class_addIvar函数了。可是需要专注的是,这多少个主意只好在objc_allocateClassPair函数与objc_registerClassPair之间调用。其余,这么些类也无法是元类。成员变量的按字节最小对齐量是1<<alignment。那取决于ivar的连串和机器的架构。假使变量的连串是指针类型,则传递log2(sizeof(pointer_type))。

  • class_copyIvarList函数,它回到一个针对性成员变量音信的数组,数组中各种元素是指向该成员变量信息的objc_ivar结构体的指针。那个数组不带有在父类中宣示的变量。outCount指针再次回到数组的轻重缓急。需要专注的是,大家亟须采纳free()来刑释解教这些数组。

2.属性操作函数,首要涵盖以下函数:

1    // 获取指定的属性
2    objc_property_t class_getProperty ( Class cls, const char *name );
3
4    // 获取属性列表
5    objc_property_t * class_copyPropertyList ( Class cls, unsigned int *outCount );
6
7    // 为类添加属性
8    BOOL class_addProperty ( Class cls, const char *name, const objc_property_attribute_t *attributes, unsigned int attributeCount );
9
10   // 替换类的属性
11   void class_replaceProperty ( Class cls, const char *name, const objc_property_attribute_t *attributes, unsigned int attributeCount );

这一种方法也是针对性ivars来操作,然则只操作那个是性质的值。我们在后边介绍属性时会再相见这一个函数。

3.在MAC OS X系统中,大家得以行使垃圾回收器。runtime提供了几个函数来规定一个对象的内存区域是否足以被垃圾回收器扫描,以拍卖strong/weak引用。这多少个函数定义如下:

1   const uint8_t * class_getIvarLayout ( Class cls );
2   void class_setIvarLayout ( Class cls, const uint8_t *layout );
3   const uint8_t * class_getWeakIvarLayout ( Class cls );
4   void class_setWeakIvarLayout ( Class cls, const uint8_t *layout );

但常见意况下,我们不需要去主动调用那多少个办法;在调用objc_registerClassPair时,会扭转合理的布局。在此不详细介绍那一个函数。

方法(methodLists)

方法操作紧要有以下函数:

1   // 添加方法
2   BOOL class_addMethod ( Class cls, SEL name, IMP imp, const char *types );
3   // 获取实例方法
4   Method class_getInstanceMethod ( Class cls, SEL name );
5   // 获取类方法
6   Method class_getClassMethod ( Class cls, SEL name );
7   // 获取所有方法的数组
8   Method * class_copyMethodList ( Class cls, unsigned int *outCount );
9   // 替代方法的实现
10  IMP class_replaceMethod ( Class cls, SEL name, IMP imp, const char *types );
11  // 返回方法的具体实现
12  IMP class_getMethodImplementation ( Class cls, SEL name );
13  IMP class_getMethodImplementation_stret ( Class cls, SEL name );
14  // 类实例是否响应指定的selector
15  BOOL class_respondsToSelector ( Class cls, SEL sel );

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