OC语法 - 简书

一、OC本质

模拟器（i386）、32bit（armv7）、64bit（arm64）
查看C语言实现的指令
- 不包含__weak关键字
  xcrun -sdk iphoneos clang -arch arm64 -rewrite-objc main.m -o main.cpp
- 包含__weak关键字
  xcrun -sdk iphoneos clang -arch arm64 -rewrite-objc -fobjc-arc -fobjc-runtime=ios8.0.0 main.m -o main.cpp
常用的LLDB指令

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iOS的内存显示是小端模式，也就是读取内存值是从高地址到低地址

二、OC对象的分类：instance对象（实例对象）、class对象（类对象）、meta-class对象（元类对象）

instance对象
- 通过类alloc出来的对象，每次调用alloc都会产生新的instance对象
- instance对象在内存中存储的信息包括：isa指针、其他成员变量的值
class对象
- 获取方法
  
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- 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的类型和名称）
  
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meta-class对象
- 获取方法
  
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- 每个类在内存中有且只有一个meta-class对象
- meta-class对象和class对象的内存结构是一样的，但是用途不一样，在内存中主要包括：isa指针、superclass指针、类的类方法信息（class method）
  
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- 查看是否为meta-class对象
  BOOL class_isMetaClass(Class cls);
- 补充
1. Class objc_getClass(const char *aClassName)
  * 传入字符串类名
  * 返回对应的类对象
1. Class object_getClass(id obj)
  * 传入的obj可能是instance对象、class对象、meta-class对象
  * 返回值
  * 如果是instance对象，返回class对象
  * 如果是class对象，返回meta-class对象
  * 如果是meta-class对象，返回NSObject（基类）的meta-class对象
1. - (Class)class、+ (Class)class
  * 返回的就是类对象
isa总结

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- instance的isa指向class
- class的isa指向meta-class
- meta-class的isa指向基类的meta-class
  - 基类meta-class的isa指向自己
- class的superclass指向父类class
  - 如果没有父类，superclass为nil
- meta-class的superclass指向父类meta-class
  - 基类meta-class的superclass指向元类class
isa指针指向

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- 从64bit开始，isa需要进行一次位运算，才能计算出真实地址
- class、meta-class对象的本质结构都是struct objc_class
struct objc_class 的内部结构图

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三、KVO

全称：Key-Value Observing，俗称“键值监听”，可用于监听某个对象属性值的改变。
未使用KVO监听的对象

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使用了KVO监听的对象

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- 补充：重写的-class方法内部直接返回了它父类的类对象，属于指针混淆，隐藏了NSKVONotifying_ClassName的存在。
KVO实现的过程
当添加监听方法以后，被监听对象的isa指针会指向一个由Runtime动态生成的类：NSKVONotifying_ClassName，它是被监听类的子类；当被监听属性发生变化时，新生成子类的属性setter方法中会调用Foundation框架里的函数_NSSet*ValueAndNotify，在该函数中会依次调用-willChangeValueForKey:,父类的属性setter方法，-didChangeValueForKey:，在-didChangeValueForKey:中会调用-observeValueForKeyPath:ofObject:change:context:，完成对属性的监听。

四、KVC

全称：Key-Value Coding，俗称“键值编码”，可以通过一个key来访问某个属性。
常见API
- - (void)setValue:(id)value forKey:(NSString *)key
- - (void)setValue:(id)value forKeyPath:(NSString *)keyPath
- - (id)valueForKey:(NSString *)key
- - (id)valueForKeyPath:(NSString *)keyPath
- + (BOOL)accessInstanceVariablesDirectly，默认YES
setValue:forKey原理

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valueForKey:原理

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对于被KVO监听的属性，使用KVC赋值，会触发监听事件，因为KVC内部调用了-willChangeValueForKey:和-didChangeValueForKey:

五、Category

category在runtime中的结构（定义在objc-runtime-new.h中）

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category的加载处理过程
- 通过runtime加载某个类的所有category数据
- 把所有category的方法、属性、协议数据，合并到一个大数组中
  - 后参与编译的category数据，会放在数组的前边
- 将合并后的分类数据（方法、属性、协议），插入到类原来数据前面
  
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六、+load方法

+load方法会在runtime加载类、分类的时候调用
每个类、分类的+load，在程序运行过程中只调用一次
调用顺序
- 先调用类的+load
  - 按照编译先后顺序调用（先编译，先调用）
  - 调用子类的+load方法之前会先调用父类的+load（但是每个类只调用一次）
- 再调用分类的+load
  - 按照编译先后顺序调用（先编译，先调用）

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七、+initialize方法

调用时间：+initialize会在类第一次接受消息时调用
调用顺序：先调用父类的+initialize，再调用子类的+initialize（先初始化父类，再初始化子类，每个类只初始化一次）
+initialize是通过objc_msgSend方式进行调用
- 如果子类没有实现+initialize，会调用父类的+initialize（所以父类的+initialize可能会被调用多次）
- 如果category实现了+initialize，则会覆盖类本身的+initialize

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八、关联对象

因为category的底层结构限制，不能直接在category添加成员变量。
category添加属性后，不会自动生成成员变量和setter,getter方法。尝试的方案及不足：
- category添加全局变量，手动生成setter和getter。问题：不同的实例对象访问到的属性值是相同的。
- category添加全局字典，使用self的地址作为key来存取属性值。问题：存在线程问题；每添加一个属性，就需要重新增加一个全局字典，比较麻烦。
关联对象API
- 添加关联对象
  void objc_setAssociatedObject(id _Nonnull object, const void * _Nonnull key, id _Nonnull value, objc_AssociationPolicy policy)
- 获得关联对象
  id _Nullable objc_getAssociatedObject(id _Nonnull object, const void * key)
- 移除所有的关联对象
  id objc_removeAssociatedObjects(id _Nonnull object)

设置关联对象key的常见用法

static void *MyKey = &MyKey;

objc_setAssociatedObject(obj, MyKey, value, OBJC_ASSOCIATION_RETAIN_NONATOMIC)
objc_getAssociatedObject(obj, Mykey)

static char MyKey;

objc_setAssociatedObject(obj, &MyKey, value, OBJC_ASSOCIATION_RETAIN_NONATOMIC)
objc_getAssociatedObject(obj, &Mykey)

使用属性名作为key

objc_setAssociatedObject(obj, @"property", value, OBJC_ASSOCIATION_RETAIN_NONATOMIC)
objc_getAssociatedObject(obj, @"property")

使用getter方法的@selector作为key（推荐写法）

objc_setAssociatedObject(obj, @selector(getter), value, OBJC_ASSOCIATION_RETAIN_NONATOMIC)
objc_getAssociatedObject(obj, @selector(getter))

关联策略

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关联对象原理
- 实现关联对象技术的核心对象有
  - AssociationsManager
  - AssociationsHashMap
  - ObjectAssociationMap
  - ObjcAssociation
- 源码解读
  
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- 关联对象图解
  - void objc_setAssociatedObject(id _Nonnull object, const void * _Nonnull key, id _Nonnull value, objc_AssociationPolicy policy)
  - 关联对象并不是存储在被关联对象本身内存中
  - 关联对象统一存储在一个全局的AssociationsManager中
  - 设置关联对象的值为nil，就会移除该关联对象
  - 移除某个对象的所有关联对象，使用id objc_removeAssociatedObjects(id _Nonnull object)
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九、block

本质：是一个oc对象，内部也有一个isa指针。它是封装了函数调用以及函数调用环境的oc对象。
block的变量捕获机制（capture）

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- block会捕获auto变量的值，是因为auto变量会随时释放，如果block访问一个已经释放的变量，就会出现问题。
- auto不能修饰全局变量
- static局部变量在函数执行完后，不会释放，所以block捕获的是它的地址
- 技巧：判断block会不会捕获变量，只需看下这个变量是否为局部变量，是则捕获，不是就不捕获
捕获auto变量后的结构图

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block有三种类型，都是继承自NSBlock类型
- __NSGlobalBlock__(_NSConcreteGlobalBlock)
- __NSMallockBlock__(_NSConcreteMallockBlock)
- __NSStackBlock__(_NSConcreteStackBlock)
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- 从程序区域到栈区，地址从小到大
- 程序区域：存放程序代码
- 数据区域：存放全局变量
- 堆区：动态分配的内存，需要程序员手动分配和释放
- 栈区：存放局部变量
- 技巧：要查看某个东西存放在什么区域，可以分别打印下已知区域的地址，然后打印要查看东西的地址，大概比较下跟哪个比较接近，一般就属于哪个区域。
不同环境下block的类型（查看的话需要在MRC环境）

block类型环境

__NSGlobalBlock 没有访问auto变量

__NSStackBlock 访问了auto变量

__NSMallocBlock __NSStackBlock调用了copy

block类型	环境
`__NSGlobalBlock`	没有访问auto变量
`__NSStackBlock`	访问了auto变量
`__NSMallocBlock`	`__NSStackBlock`调用了`copy`

不同block调用copy后结果

block的类	副本源的配置存储域	复制效果
_NSConcreteStackBlock	栈	从栈复制到堆
_NSConcreteGlobalBlock	程序的数据区域	什么也不做
_NSConcreteMallocBlock	堆	引用计数增加

ARC环境下，以下情况，block会自动进行copy操作
- block作为函数返回值
- 将block赋值给__strong指针时
- block作为Cocoa API中方法名含有usingBlock方法的参数时
- block作为GCD API方法的参数时
捕获对象类型的auto变量
- 如果block是在栈上，将不会对auto变量进行强引用
- 如果block被拷贝到堆上
  - 会调用block内部的copy函数
  - copy函数内部会调用_Block_object_assign函数
  - _Block_object_assign函数会根据auto变量的修饰符（__strong、__weak、__unsafe_unretained）做出相应的操作，形成强引用（retain）或弱引用
- 如果block从堆上移除
  - 会调用block内部的dispose函数
  - dispose函数内部会调用_Block_object_dispose函数
  - _Block_object_dispose函数会自动释放auto变量（release）
函数调用时机

copy函数栈上的block复制到堆上时

dispose函数堆上的block被废弃时
在使用clang转换oc为c++代码时，使用以下命令：
xcrun -sdk iphoneos clang -arch arm64 -rewrite-objc -fobjc-arc -fobjc-runtime=ios 8.0.0 main.m
在block内部修改变量的方法
- 使用static变量（缺点：会一直存在内存中）
- 使用__block变量
__block修饰符
- 不能修饰全局变量和静态变量（static）
- 编译器会将__block变量包装成一个对象
  
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__block变量的内存管理
- 当block在栈上时，不会对__block变量产生强引用
- 当block被拷贝到堆上时
  - 会调用block内部的copy函数
  - copy函数内部会调用_Block_object_assign函数
  - _Block_object_assign函数会对__block变量产生强引用（retain）
    
    image.png
- 当block从堆上移除时
  - 会调用block内部的dispose函数
  - dispose函数内部会调用_Block_object_dispose函数
  - _Block_object_dispose会自动释放引用的__block变量（release）
    
    image.png
__block的forwarding指针
- 目的就是要确保指向的是堆上的内存
  
  image.png
对象类型的auto变量和__block普通变量的比较
- 当block在栈上时，都不会对它们产生强引用
- 当block被拷贝到堆上时，都会通过copy函数来处理它们
  - 对象类型的auto变量（假设变量名叫p）
```
_Block_object_assign((void*)&dst->p, (void*)&src->p, 3/*BLOCK_FIELD_IS_OBJECT*/)
```
  - __block变量（假设变量名叫a）
```
_Block_object_assign((void*)&dst->a, (void*)&src->a, 8/*BLOCK_FIELD_IS_BYREF*/)
```
- 当block从堆上移除时，都会通过dispose函数释放它们
  - 对象类型的auto变量（假设变量名叫p）
```
_Block_object_dispose((void*)src->p, 3/*BLOCK_FIELD_IS_OBJECT*/)
```
  - __block变量（假设变量名叫a）
```
_Block_object_dispose((void*)src->a, 8/*BLOCK_FIELD_IS_BYREF*/)
```
  变量类型标识符
  
  对象 BLOCK_FIELD_IS_OBJECT
  
  __block变量 BLOCK_FIELD_IS_BYREF
__block修饰的对象类型
- 当__block对象变量在栈上时，不会对指向的对象产生强引用
- 当__block对象变量被拷贝到堆上时
  - 会调用__block对象变量内部的__Block_byref_id_object_copy函数
  - __Block_byref_id_object_copy内部会调用_Block_object_assign函数
  - _Block_object_assign函数会根据所指向对象的修饰符（__strong、__weak、__unsafe_unretained）做出相应的操作，形成强引用（retain）或者弱引用。（注意：这里仅限于ARC时会retain，MRC时不会retain，都是弱引用）
- 当__block对象变量从堆上移除
  - 会调用__block对象变量内部的__Block_byref_id_object_dispose函数
  - __Block_byref_id_object_dispose函数内部会调用_Block_object_dispose函数
  - _Block_object_dispose函数会自动释放指向的对象（release）
block的循环引用问题
- 出现的原因：对象引用block，block引用对象，并且都是强引用，就会产生循环引用
- 解决循环引用-ARC
  - 使用__weak、__unsafe_unretained修饰对象
  不同：当引用的对象被释放后，__weak对象会被置为nil，__unsafe_unretained对象不会置为nil，成为野指针
  
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  注意：在block中，为防止__weak修饰的对象提前被释放（一般出现在多线程中），通常使用__strong修饰弱指针，以确保在block执行期间一直存在
  - 使用__block修饰对象
  注意：必须要在block中将__block修饰的对象置为nil；必须要调用block方法
  
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- 解决循环引用-MRC
  - 使用__unsafe_unretained修饰对象（在MRC中没有__weak）
  - 使用__block修饰对象（在MRC中__block变量不会强引用对象）

函数	调用时机
`copy`函数	栈上的block复制到堆上时
`dispose`函数	堆上的block被废弃时

变量类型	标识符
对象	BLOCK_FIELD_IS_OBJECT
__block变量	BLOCK_FIELD_IS_BYREF