iOS底层:探究Objective-C和OC对象的本质


Objective-C的本质

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。

语言转换流程
Objective-C的对象、类主要是基于C\C++的结构体实现的。

如何将Objective-C代码转换为C\C++代码?

//如果需要链接其他框架,使用-framework参数。比如-framework UIKit
xcrun  -sdk  iphoneos  clang  -arch  arm64  -rewrite-objc  OC源文件  -o  输出的CPP文件

OC对象的本质

NSObject的底层实现
NSObject对象

为了方便理解所以直接写Class类,其实是个结构体:
struct NSObject_IMPL NSObject_IVARS

如何实时查看内存数据

Debug -> Debug Workfllow -> View Memory (Shift + Command + M)
Xcode

OC对象的分类

1、instance对象(实例对象)

instance对象就是通过类alloc出来的对象,每次调用alloc都会产生新的instance对象。

NSObject *object1 = [[NSObject alloc] init];
NSObject *object2 = [[NSObject alloc] init];
两个对象内存地址

object1、object2是NSObject的instance对象(实例对象),它们是不同的两个对象,分别占据着两块不同的内存。

instance对象在内存中存储的信息包括:isa指针其他成员变量

2、class对象(类对象)

NSObject *object1 = [[NSObject alloc] init];
Class objectClass1 = [object1 class];
Class objectClass2 = object_getClass(object1); //Runtime API

objectClass1和objectClass2都是NSObject的class对象(类对象),每个类在内存中有且只有一个class对象。

class对象在内存中存储的信息主要包括:isa指针、superclass指针、类的属性信息(@property)、类的对象方法信息(instance method)、类的协议信息(protocol)、类的成员变量信息(ivar)

类对象存储内容

3、meta-class对象(元类对象)

Class objectMetaClass = object_getClass([NSObject class]); //Runtime API

objectMetaClass是NSObject的meta-class对象(元类对象),每个类在内存中有且只有一个meta-class对象。

class对象在内存中存储的信息主要包括:isa指针、superclass指针、类的类方法信息(class method)

元类对象存储内容

查看Class是否为meta-class

isa、superclass总结

1、instance的isa指向class
2、class的isa指向meta-class
3、meta-class的isa指向基类的meta-class
4、class的superclass指向父类的class,如果没有父类,superclass指针为nil
5、meta-class的superclass指向父类的meta-class,基类的meta-class的superclass指向基类的class
6、instance调用对象方法的轨迹:isa找到class,方法不存在,就通过superclass找父类
7、class调用类方法的轨迹:isa找meta-class,方法不存在,就通过superclass找父类

总结图

从64bit开始,isa需要进行一次位运算,才能计算出真实地址

窥探struct objc_class的结构

class、meta-class对象的本质结构都是struct objc_class

struct objc_class

class_rw_t

class_rw_t里面的methods、properties、protocols是二维数组,是可读可写的,包含了类的初始内容、分类的内容。

class_rw_t

class_ro_t

class_ro_t里面的baseMethodList、baseProtocols、ivars、baseProperties是一维数组,是只读的,包含了类的初始内容。

class_ro_t

method_t

method_t是对方法\函数的封装。

method_t

IMP代表函数的具体实现。
IMP

SEL代表方法\函数名,一般叫做选择器,底层结构跟char *类似。

可以通过@selector()和sel_registerName()获得。
可以通过sel_getName()和NSStringFromSelector()转成字符串。
不同类中相同名字的方法,所对应的方法选择器是相同的。

SEL

types包含了函数返回值、参数编码的字符。
types
iOS中提供了一个叫做@encode的指令,可以将具体的类型表示成字符串编码
code表

方法缓存

Class内部结构中有个方法缓存(cache_t),用散列表(哈希表)来缓存曾经调用过的方法,可以提高方法的查找速度。

cache_t

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