oc的運(yùn)行時(shí)機(jī)制

這是我從cocoChina上copy過(guò)來(lái)的一篇文章感覺(jué)對(duì)于想了解oc開(kāi)發(fā)的運(yùn)行時(shí)機(jī)制還是比較有作用的:

當(dāng)人們初學(xué) Cocoa/Objective-C 時(shí)，Objective-C Runtime 是被忽略的特性之一祝谚。原因是 Objective-C（這門(mén)語(yǔ)言）很容易在幾小時(shí)內(nèi)就熟悉贫导，新學(xué) Cocoa 的人花費(fèi)他們大部分的時(shí)間學(xué)習(xí) Cocoa 框架和適應(yīng)它是如何工作的叽躯。然而每個(gè)人至少應(yīng)該知道一些 runtime 的工作細(xì)節(jié)胸竞，需要比知道編譯器會(huì)把 [target doMethodWith:var1]; ?轉(zhuǎn)換為 objc_msgSend(target,@selector(doMethodWith:),var1); 更深入一些明场。知道 Objective-C 正在做的會(huì)讓你更深入的理解 Objective-C 和你正在運(yùn)行的 app灰羽。我認(rèn)為 Mac/iPhone 的開(kāi)發(fā)者不管你現(xiàn)在是什么水平躏精，都會(huì)有收獲的渣刷。

Objective-C Runtime 是開(kāi)源的

Objective-C 是開(kāi)源的，任何時(shí)候你都能從http://opensource.apple.com. 獲取矗烛。事實(shí)上查看 Objective-C 源碼是我理解它是如何工作的第一種方式辅柴，在這個(gè)問(wèn)題上要比讀蘋(píng)果的文檔要好。你可以下載適合 Mac OS X 10.6.2 的 objc4-437.1.tar.gz瞭吃。（譯注：最新objc4-551.1.tar.gz）

動(dòng)態(tài) vs 靜態(tài)語(yǔ)言

Objective-C 是面相運(yùn)行時(shí)的語(yǔ)言（runtime oriented language）碌识，就是說(shuō)它會(huì)盡可能的把編譯和鏈接時(shí)要執(zhí)行的邏輯延遲到運(yùn)行時(shí)。這就給了你很大的靈活性虱而，你可以按需要把消息重定向給合適的對(duì)象筏餐，你甚 至可以交換方法的實(shí)現(xiàn)，等等（譯注：在 Objective-C 中調(diào)用一個(gè)對(duì)象的方法可以看成向一個(gè)對(duì)象發(fā)送消息, Method Swizzling 具體實(shí)現(xiàn)可以參看jrswizzle）牡拇。這就需要使用 runtime魁瞪，runtime 可以做對(duì)象自省查看他們正在做的和不能做的（don't respond to）并且合適的分發(fā)消息（譯注：感興趣的同學(xué)可以查看 NSObject 類(lèi)的 – forwardingTargetForSelector: 和 – forwardInvocation: 方法穆律。P.S. 不是 NSObject 協(xié)議！ ）导俘。如果我們和 C 這樣的語(yǔ)言對(duì)比峦耘。在 C 里，你從 main() 方法開(kāi)始寫(xiě)然后就是從上到下的寫(xiě)邏輯了并按你寫(xiě)代碼的順序執(zhí)行程序旅薄。一個(gè) C 的結(jié)構(gòu)體不能轉(zhuǎn)發(fā)函數(shù)執(zhí)行請(qǐng)求到其他的目標(biāo)上（other targets）辅髓。很可能你的程序是這樣的：

#include

int main(int argc, const char **argv[])

{

printf("Hello World!");

return 0;

}

編譯器解析，優(yōu)化然后把優(yōu)化后的代碼轉(zhuǎn)成匯編：

.text

.align 4,0x90

.globl _main

_main:

Leh_func_begin1:

pushq %rbp

Llabel1:

movq %rsp, %rbp

Llabel2:

subq $16, %rsp

Llabel3:

movq %rsi, %rax

movl %edi, %ecx

movl %ecx, -8(%rbp)

movq %rax, -16(%rbp)

xorb %al, %al

leaq LC(%rip), %rcx

movq %rcx, %rdi

call _printf

movl $0, -4(%rbp)

movl -4(%rbp), %eax

addq $16, %rsp

popq %rbp

ret

Leh_func_end1:

.cstring

LC:

.asciz "Hello World!"

然后鏈接庫(kù)并生成可執(zhí)行程序（譯注：如果你對(duì) C 的編譯鏈接過(guò)程還不熟悉可以參看Deep C and C++）少梁。要和 Objective-C 對(duì)比的話洛口，處理過(guò)程很相似，生成的代碼依賴于是否有 Objective-C Runtime 庫(kù)凯沪。當(dāng)剛學(xué) Objective-C 時(shí)第焰，我們最先了解的(最簡(jiǎn)單的那種)是 Objective-C 中用括號(hào)包起來(lái)的代碼像這樣…

[self doSomethingWithVar:var1];

被轉(zhuǎn)換為…

objc_msgSend(self,@selector(doSomethingWithVar:),var1);

但除了這些，我們就不知道之后在運(yùn)行時(shí)做了什么了妨马。

Objective-C Runtime 是什么挺举？

Objective-C 的 Runtime 是一個(gè)運(yùn)行時(shí)庫(kù)（Runtime Library），它是一個(gè)主要使用 C 和匯編寫(xiě)的庫(kù)烘跺，為 C 添加了面相對(duì)象的能力并創(chuàng)造了 Objective-C湘纵。這就是說(shuō)它在類(lèi)信息（Class information） 中被加載，完成所有的方法分發(fā)滤淳，方法轉(zhuǎn)發(fā)梧喷，等等。Objective-C runtime 創(chuàng)建了所有需要的結(jié)構(gòu)體娇钱，讓 Objective-C 的面相對(duì)象編程變?yōu)榭赡堋?/p>

Objective-C Runtime 術(shù)語(yǔ)

更深入之前伤柄，咱們先了解點(diǎn)術(shù)語(yǔ)绊困。Mac 和 iPhone 開(kāi)發(fā)者關(guān)心的有兩個(gè) runtime：Modern Runtime（現(xiàn)代的 Runtime） 和 Legacy Runtime（過(guò)時(shí)的 Runtime）文搂。Modern Runtime：覆蓋所有 64 位的 Mac OS X 應(yīng)用和所有 iPhone OS 的應(yīng)用。 Legacy Runtime: 覆蓋其他的所有應(yīng)用（所有 32 位的 Mac OS X 應(yīng)用） Method 有 2 種基本類(lèi)型的方法秤朗。Instance Method（實(shí)例方法）：以 ‘-’ 開(kāi)始煤蹭，比如 -(void)doFoo; 在對(duì)象實(shí)例上操作。Class Method（類(lèi)方法）：以 ‘+’ 開(kāi)始取视，比如 +(id)alloc硝皂。方法（Methods）和 C 的函數(shù)很像，是一組代碼作谭，執(zhí)行一個(gè)小的任務(wù)稽物，如：

- (NSString *)movieTitle

{

return @"Futurama: Into the Wild Green Yonder";

}

Selector 在 Objective-C 中 selector 只是一個(gè) C 的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，用于表示一個(gè)你想在一個(gè)對(duì)象上執(zhí)行的 Objective-C 方法折欠。在 runtime 中的定義像這樣…

typedef struct objc_selector ?*SEL;

像這樣使用…

SEL aSel = @selector(movieTitle);

Message（消息）

[target getMovieTitleForObject:obj];

消息是方括號(hào) ‘[]’ 中的那部分贝或，由你要向其發(fā)送消息的對(duì)象（target）吼过，你想要在上面執(zhí)行的方法（method）還有你發(fā)送的參數(shù)（arguments）組成。 Objective-C 的消息和 C 函數(shù)調(diào)用是不同的咪奖。事實(shí)上盗忱，你向一個(gè)對(duì)象發(fā)送消息并不意味著它會(huì)執(zhí)行它。Object（對(duì)象）會(huì)檢查消息的發(fā)送者羊赵，基于這點(diǎn)再?zèng)Q定是執(zhí)行一個(gè)不同的方法還是轉(zhuǎn)發(fā)消息到另一個(gè)目標(biāo)對(duì)象上趟佃。Class 如果你查看一個(gè)類(lèi)的runtime信息，你會(huì)看到這個(gè)…

typedef struct objc_class *Class;

typedef struct objc_object {

Class isa;

} *id;

這里有幾個(gè)事情昧捷。我們有一個(gè) Objective-C 類(lèi)的結(jié)構(gòu)體和一個(gè)對(duì)象的結(jié)構(gòu)體闲昭。objc_object 只有一個(gè)指向類(lèi)的 isa 指針，就是我們說(shuō)的術(shù)語(yǔ) “isa pointer”（isa 指針）料身。這個(gè) isa 指針是當(dāng)你向?qū)ο蟀l(fā)送消息時(shí)汤纸，Objective-C Runtime 檢查一個(gè)對(duì)象并且查看它的類(lèi)是什么然后開(kāi)始查看它是否響應(yīng)這些 selectors 所需要的一切。最后我么看到了 id 指針芹血。默認(rèn)情況下 id 指針除了告訴我們它們是 Objective-C 對(duì)象外沒(méi)有其他用了贮泞。當(dāng)你有一個(gè) id 指針，然后你就可以問(wèn)這個(gè)對(duì)象是什么類(lèi)的幔烛，看看它是否響應(yīng)一個(gè)方法啃擦，等等，然后你就可以在知道這個(gè)指針指向的是什么對(duì)象后執(zhí)行更多的操作了饿悬。你可以在 LLVM/Clang 的文檔中的 Block 中看到

struct Block_literal_1 {

void *isa; // initialized to &_NSConcreteStackBlock or &_NSConcreteGlobalBlock

int flags;

int reserved;

void (*invoke)(void *, ...);

struct Block_descriptor_1 {

unsigned long int reserved; // NULL

unsigned long int size; ?// sizeof(struct Block_literal_1)

// optional helper functions

void (*copy_helper)(void *dst, void *src);

void (*dispose_helper)(void *src);

} *descriptor;

// imported variables

};

Blocks 被設(shè)計(jì)為兼容 Objective-C 的 runtime令蛉，所以他們被作為對(duì)象對(duì)待，因此他們可以響應(yīng)消息狡恬，比如 -retain珠叔，-release，-copy 弟劲，等等祷安。IMP（方法實(shí)現(xiàn) Method Implementations）

typedef id (*IMP)(id self,SEL _cmd,...);

IMP 是指向方法實(shí)現(xiàn)的函數(shù)指針，由編譯器為你生成兔乞。如果你新接觸 Objective-C 你現(xiàn)在不需要直接接觸這些汇鞭，但是我們將會(huì)看到，Objective-C ?runtime 將如何調(diào)用你的方法的庸追。Objective-C Classes（Objective-C 類(lèi)） 那么什么是 Objective-C 類(lèi)霍骄？在 Objective-C 中的一個(gè)類(lèi)實(shí)現(xiàn)看起來(lái)像這樣：

@interface MyClass : NSObject {

// vars

NSInteger counter;

}

// methods

-(void)doFoo;

@end

但是 runtime 不只要追蹤這些

#if !__OBJC2__

Class super_class ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?OBJC2_UNAVAILABLE;

const char *name ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? OBJC2_UNAVAILABLE;

long version ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? OBJC2_UNAVAILABLE;

long info ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?OBJC2_UNAVAILABLE;

long instance_size ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? OBJC2_UNAVAILABLE;

struct objc_ivar_list *ivars ? ? ? ? ? ? OBJC2_UNAVAILABLE;

struct objc_method_list **methodLists ? ?OBJC2_UNAVAILABLE;

struct objc_cache *cache ? ? ? ? ? ? ? ? OBJC2_UNAVAILABLE;

struct objc_protocol_*protocols ? ? ? ? ?OBJC2_UNAVAILABLE;

#endif

我們可以看到，一個(gè)類(lèi)有其父類(lèi)的引用淡溯，它的名字读整，實(shí)例變量，方法咱娶，緩存還有它遵循的協(xié)議米间。runtime 在響應(yīng)類(lèi)或?qū)嵗姆椒〞r(shí)需要這些信息煎楣。

那么 Class 定義的是對(duì)象還是對(duì)象本身？它是如何實(shí)現(xiàn)的（譯注：讀者需要區(qū)分 Class 和 class 是不同的车伞，正如 Nil 和 nil 的用途是不同的）

是的择懂，之前我說(shuō)過(guò) Objective-C 類(lèi)也是對(duì)象，runtime 通過(guò)創(chuàng)建 Meta Classes 來(lái)處理這些另玖。當(dāng)你發(fā)送一個(gè)消息像這樣 [NSObject alloc] 你正在向類(lèi)對(duì)象發(fā)送一個(gè)消息困曙，這個(gè)類(lèi)對(duì)象需要是 MetaClass 的實(shí)例，MetaClass 也是 root meta class 的實(shí)例谦去。當(dāng)你說(shuō)繼承自 NSObject 時(shí)慷丽，你的類(lèi)指向 NSObject 作為自己的 superclass。然而鳄哭，所有的 meta class 指向 root metaclass 作為自己的 superclass要糊。所有的 meta class 只是簡(jiǎn)單的有一個(gè)自己響應(yīng)的方法列表。所以當(dāng)你向一個(gè)類(lèi)對(duì)象發(fā)送消息如 [NSObject alloc]妆丘，然后實(shí)際上 objc_msgSend() 會(huì)檢查 meta class 看看它是否響應(yīng)這個(gè)方法锄俄，如果他找到了一個(gè)方法，就在這個(gè) Class 對(duì)象上執(zhí)行（譯注：class 是一個(gè)實(shí)例對(duì)象的類(lèi)型勺拣，Class 是一個(gè)類(lèi)（class）的類(lèi)型奶赠。對(duì)于完全的 OO 來(lái)說(shuō)，類(lèi)也是個(gè)對(duì)象药有，類(lèi)是類(lèi)類(lèi)型(MetaClass)的實(shí)例毅戈，所以類(lèi)的類(lèi)型描述就是 meta class）。

為什么我們繼承自蘋(píng)果的類(lèi)

從你開(kāi)始 Cocoa 開(kāi)發(fā)時(shí)愤惰，那些教程就說(shuō)如繼承自 NSObject 然后開(kāi)始寫(xiě)一些代碼苇经，你享受了很多繼承自蘋(píng)果的類(lèi)所帶來(lái)的便利。有一件事你從未意識(shí)到的是你的對(duì)象被設(shè)置為使用 Objective-C 的 runtime宦言。當(dāng)我們?yōu)槲覀兊念?lèi)的一個(gè)實(shí)例分配了內(nèi)存扇单，像這樣…

MyObject *object = [[MyObject alloc] init];

最先執(zhí)行的消息是 +alloc。如果你查看下文檔蜡励， 它說(shuō)“新的實(shí)例對(duì)象的 isa 實(shí)例變量被初始化為指向一個(gè)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)令花，那個(gè)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)描述了這個(gè)類(lèi)阻桅；其他的實(shí)例變量被初始化為 0凉倚。”所以繼承自蘋(píng)果的類(lèi)不僅僅是繼承了一些重要的屬性嫂沉，也繼承了能在內(nèi)存中輕松分配內(nèi)存的能力和在內(nèi)存中創(chuàng)建滿足 runtime 期望的對(duì)象結(jié)構(gòu)（設(shè)置 isa 指針指向我們的類(lèi)）稽寒。

那么 Class Cache 是什么？（objc_cache *cache）

當(dāng) Objective-C runtime 沿著一個(gè)對(duì)象的 isa 指針檢查時(shí)趟章，它會(huì)發(fā)現(xiàn)一個(gè)對(duì)象實(shí)現(xiàn)了許多的方法杏糙。然而你可能只調(diào)用其中一小部分的方法慎王，也沒(méi)有意義每次檢查時(shí)搜索這個(gè)類(lèi)的分發(fā)表（dispatch table）中的所有 selector。所以這個(gè)類(lèi)實(shí)現(xiàn)了一個(gè)緩存宏侍，當(dāng)你搜索一個(gè)類(lèi)的分發(fā)表赖淤，并找到合適的 selector 后，就會(huì)把它放進(jìn)緩存中谅河。所以當(dāng) objc_msgSend() 在一個(gè)類(lèi)中查找 selector 時(shí)會(huì)先查找類(lèi)緩存咱旱。有個(gè)理論是，當(dāng)你在一個(gè)類(lèi)上調(diào)用了一個(gè)消息绷耍，你很可能之后還會(huì)調(diào)用它吐限。所以如果我們考慮到這點(diǎn)，就意味著當(dāng)我們有個(gè)子類(lèi)繼承自 NSObject 叫做 MyObject 并且運(yùn)行了以下的代碼

MyObject *obj = [[MyObject alloc] init];

@implementation MyObject

- (id)init {

if(self = [super init]) {

[self setVarA:@”blah”];

}

return self;

}

@end

發(fā)生了以下的事：

(1) [MyObject alloc] 首先被執(zhí)行褂始。MyObject 沒(méi)有實(shí)現(xiàn) alloc 方法诸典，所以我們不能在這個(gè)類(lèi)中找到 +alloc 方法，然后沿著 superclass 指針會(huì)指向 NSObject崎苗。

(2) 我們?cè)儐?wèn) NSObject 是否響應(yīng) +alloc 方法狐粱，它可以。+alloc 檢查消息的接收者類(lèi)胆数，是 MyObject脑奠，然后分配一塊和我們的類(lèi)同樣大小的內(nèi)存空間，并初始化它的 isa 指針指向 MyObject 類(lèi)幅慌，我們現(xiàn)在有了一個(gè)實(shí)例對(duì)象宋欺，最終把類(lèi)對(duì)象的 +alloc 方法加入 NSObject 的類(lèi)緩存（class cache）中（lastly we put +alloc in NSObject's class cache for the class object ）。

(3) 到現(xiàn)在為止胰伍，我們發(fā)送了一個(gè)類(lèi)消息齿诞，但是現(xiàn)在我們發(fā)送一個(gè)實(shí)例消息，只是簡(jiǎn)單的調(diào)用 -init 或者我們?cè)O(shè)計(jì)的初始化方法骂租。當(dāng)然祷杈，我們的類(lèi)會(huì)響應(yīng)這個(gè)方法，所以 -(id)init 加入到緩存中渗饮。（譯注：要是 MyObject 實(shí)現(xiàn)了 init 方法但汞，就會(huì)把 init 方法加入到 MyObject 的 class cache 中，要是沒(méi)有實(shí)現(xiàn)互站，只是因?yàn)槔^承才有了這個(gè)方法私蕾，init 方法還是會(huì)加入到 NSObject 的 class cache 中）。

(4) 然后 self = [super init] 被調(diào)用胡桃。super 是個(gè) magic keyword踩叭，指向?qū)ο蟮母割?lèi)，所以我們得到了 NSObject 并調(diào)用它的的 init 方法。這樣可以確保 OOP（面相對(duì)象編程） 的繼承功能正常容贝，這個(gè)方法可以正確的初始化父類(lèi)的變量自脯，之后你（在子類(lèi)中）可以初始化自己的變量，如果需要可以覆蓋父類(lèi)的方法斤富。在 NSObject 的例子中膏潮，沒(méi)什么重要的要做，但并不總是這樣满力。有時(shí)要做些重要的初始化戏罢。比如…

#import

@interface MyObject : NSObject {

NSString *aString;

}

@property(retain) NSString *aString;

@end

@implementation MyObject

-(id)init

{

if (self = [super init]) {

[self setAString:nil];

}

return self;

}

@synthesize aString;

@end

int main (int argc, const char * argv[])

{

NSAutoreleasePool * pool = [[NSAutoreleasePool alloc] init];

id obj1 = [NSMutableArray alloc];

id obj2 = [[NSMutableArray alloc] init];

id obj3 = [NSArray alloc];

id obj4 = [[NSArray alloc] initWithObjects:@"Hello",nil];

NSLog(@"obj1 class is %@",NSStringFromClass([obj1 class]));

NSLog(@"obj2 class is %@",NSStringFromClass([obj2 class]));

NSLog(@"obj3 class is %@",NSStringFromClass([obj3 class]));

NSLog(@"obj4 class is %@",NSStringFromClass([obj4 class]));

id obj5 = [MyObject alloc];

id obj6 = [[MyObject alloc] init];

NSLog(@"obj5 class is %@",NSStringFromClass([obj5 class]));

NSLog(@"obj6 class is %@",NSStringFromClass([obj6 class]));

[pool drain];

return 0;

}

現(xiàn)在如果你新接觸 Cocoa ，我讓你猜會(huì)會(huì)輸出什么脚囊，你可能會(huì)說(shuō)

NSMutableArray

NSMutableArray

NSArray

NSArray

MyObject

MyObject

但是龟糕，實(shí)際上是

obj1 class is __NSPlaceholderArray

obj2 class is NSCFArray

obj3 class is __NSPlaceholderArray

obj4 class is NSCFArray

obj5 class is MyObject

obj6 class is MyObject

這是因?yàn)樵?Objective-C 中 +alloc 方法可能會(huì)返回某個(gè)類(lèi)的對(duì)象，然后在 -init 中返回另一個(gè)類(lèi)的對(duì)象悔耘。

（譯注：感興趣的同學(xué)可以看下這兩篇文章：Class Clusters,Make Your Own Abstract Factory Class Cluster in Objective-C, 第二篇文章需要自備小梯子讲岁。)

那么在 objc_msgSend 中發(fā)生了什么？

事實(shí)上在 objc_msgSend() 中發(fā)生了許多事兒衬以。假設(shè)我們有這樣的代碼…

[self printMessageWithString:@"Hello World!"];

它實(shí)際上會(huì)被編譯器翻譯為…

objc_msgSend(self,@selector(printMessageWithString:),@"Hello World!");

我們沿著目標(biāo)對(duì)象的 isa 指針查找缓艳，看看是否這個(gè)對(duì)象響應(yīng) @selector(printMessageWithString:) selector。假設(shè)我們?cè)陬?lèi)的分發(fā)表或者緩存中找到了這個(gè) selector看峻，我們沿著函數(shù)指針并且執(zhí)行它阶淘。這樣 objcmsgSend() 就永遠(yuǎn)不會(huì)返回，它開(kāi)始執(zhí)行互妓，然后沿著指向方法的指針溪窒，然后你的方法返回，這樣看起來(lái) objcmsgSend() 方法返回了冯勉。Bill Bumgarner 比我講了更多 objc_msgSend() 的細(xì)節(jié)（部分1澈蚌，部分2和部分3）。

概括下他說(shuō)的灼狰，并且你已經(jīng)看過(guò)了 Objective-C 的 runtime 代碼…

檢查忽略的 Selector 和短路（Short Circut）—— 顯然宛瞄，如果我們運(yùn)行在垃圾回收機(jī)制下，我們可以忽略調(diào)用 -retain, -release, 等等交胚。

檢查 nil 對(duì)象（target）份汗。和其他的語(yǔ)言不一樣的是，在 Objective-C 中向 nil 發(fā)送消息是完全合法的蝴簇，并且有些原因下你會(huì)愿意這么做的杯活。假設(shè)我們有個(gè)非 nil 的對(duì)象，然后我們繼續(xù)…

然后我們需要在這個(gè)類(lèi)上找到 IMP军熏，所以我們先從 class cache 中找起轩猩，如果找到了就沿著指針跳到這個(gè)函數(shù)卷扮。

如果沒(méi)有在緩存中找到 IMP荡澎，然后去查找類(lèi)的分發(fā)表均践，如果找到了，就沿著指針跳到這個(gè)函數(shù)摩幔。

如果 IMP 沒(méi)有在緩存和類(lèi)的分發(fā)表中找到彤委，然后我們跳到轉(zhuǎn)發(fā)機(jī)制。這意味著最終你的代碼被編譯器轉(zhuǎn)換為 C 函數(shù)或衡。你寫(xiě)的方法會(huì)像這樣…

-(int)doComputeWithNum:(int)aNum

會(huì)被翻譯為…

int aClass_doComputeWithNum(aClass *self,SEL _cmd,int aNum)

Objective-C Runtime 通過(guò)調(diào)用（invoking）指向這些方法的函數(shù)指針調(diào)用你的方法（call your methods）〗褂埃現(xiàn)在，我要說(shuō)的是封断，你不能直接調(diào)用這些被翻譯的方法斯辰，但是 Cocoa 框架提供了獲得函數(shù)指針的方法…

//declare C function pointer

int (computeNum *)(id,SEL,int);

//methodForSelector is COCOA & not ObjC Runtime

//gets the same function pointer objc_msgSend gets

computeNum = (int (*)(id,SEL,int))[target methodForSelector:@selector( ? ?doComputeWithNum:)];

//execute the C function pointer returned by the runtime

computeNum(obj,@selector(doComputeWithNum:),aNum);

通過(guò)這種方法，你可以直接訪問(wèn)這個(gè)函數(shù)坡疼，并且可以在運(yùn)行時(shí)直接調(diào)用彬呻，甚至可以使用這個(gè)避開(kāi) runtime 的動(dòng)態(tài)特性，如果你絕對(duì)需要確保一個(gè)方法被執(zhí)行柄瑰。Objective-C 就是用這種途徑去調(diào)用你的方法的闸氮，但是使用的是 objc_msgSend()。

Objective-C 消息轉(zhuǎn)發(fā)

在 Objective-C 中向一個(gè)不知道如何響應(yīng)這個(gè)方法的對(duì)象發(fā)送消息是完全合法的（甚至可能是一種潛在的設(shè)計(jì)決定）教沾。蘋(píng)果的文檔中給出的一個(gè)原因是模擬多繼 承蒲跨，Objective-C 不是原生支持的，或者你可能只是想抽象你的設(shè)計(jì)并且隱藏幕后處理這些消息的其他對(duì)象/類(lèi)授翻。這一點(diǎn)是 runtime 非常需要的或悲。它是這樣做的 1. Runtime 檢查了你的類(lèi)和所有父類(lèi)的 class cache 和分發(fā)表，但是沒(méi)找到指定的方法堪唐。2. Objective_C 的 Runtime ?會(huì)在你的類(lèi)上調(diào)用 + (BOOL) resolveInstanceMethod:(SEL)aSEL隆箩。 這就給了你一個(gè)機(jī)會(huì)去提供一個(gè)方法實(shí)現(xiàn)并且告訴 runtime 你已經(jīng)解析了這個(gè)方法，如果它開(kāi)始查找羔杨，這回就會(huì)找到這個(gè)方法捌臊。你可以像這樣實(shí)現(xiàn)…定義一個(gè)函數(shù)…

void fooMethod(id obj, SEL _cmd)

{

NSLog(@"Doing Foo");

}

然后你可以像這樣使用 class_addMethod() 解析它…

+(BOOL)resolveInstanceMethod:(SEL)aSEL

{

if(aSEL == @selector(doFoo:))

{

class_addMethod([self class],aSEL,(IMP)fooMethod,"v@:");

return YES;

}

return [super resolveInstanceMethod];

}

在 class_addMethod() 最后一部分的 "v@:" 是方法的返回和參數(shù)類(lèi)型。你可以在 Runtime Guide 的 Type Encoding 章節(jié)看到完整介紹兜材。 3. Runtime 然后調(diào)用 – (id)forwardingTargetForSelector:(SEL)aSelector理澎。這樣做是為了給你一次機(jī)會(huì)（因?yàn)槲覀儾荒芙馕鲞@個(gè)方法 （參見(jiàn)上面的 #2））引導(dǎo) Objective-C runtime 到另一個(gè)可以響應(yīng)這個(gè)消息的對(duì)象上，在花費(fèi)昂貴的處理過(guò)程調(diào)用 ?– (void)forwardInvocation:(NSInvocation *)anInvocation 之前調(diào)用這個(gè)方法也是更好的曙寡。你可以像這樣實(shí)現(xiàn)

- (id)forwardingTargetForSelector:(SEL)aSelector

{

if(aSelector == @selector(mysteriousMethod:))

{

return alternateObject;

}

return [super forwardingTargetForSelector:aSelector];

}

顯然你不想從這個(gè)方法直接返回 self糠爬，否則可能會(huì)產(chǎn)生一個(gè)死循環(huán)。 4. Runtime 最后一次會(huì)嘗試在目標(biāo)對(duì)象上調(diào)用 – (void)forwardInvocation:(NSInvocation *)anInvocation举庶。如果你從沒(méi)看過(guò) NSInvocation执隧，它是 Objective-C 消息的對(duì)象形式。一旦你有了一個(gè) NSInvocation 你可以改變這個(gè)消息的一切，包括目標(biāo)對(duì)象镀琉，selector 和參數(shù)峦嗤。所以你可以這樣做…

-(void)forwardInvocation:(NSInvocation *)invocation

{

SEL invSEL = invocation.selector;

if([altObject respondsToSelector:invSEL]) {

[invocation invokeWithTarget:altObject];

} else {

[self doesNotRecognizeSelector:invSEL];

}

}

如果你繼承自 NSObject，默認(rèn)它的 – (void)forwardInvocation:(NSInvocation *)anInvocation 實(shí)現(xiàn)只是簡(jiǎn)單的調(diào)用 -doesNotRecognizeSelector:屋摔，你可以在最后一次機(jī)會(huì)里覆蓋這個(gè)方法去做一些事情。（譯注：對(duì)這塊內(nèi)容有興趣的同學(xué)可以參見(jiàn)：http://www.cnblogs.com/biosli/p/NSObjectinherit2.html）

Non Fragile ivars（Modern Runtime）（非脆弱的 ivar）

我們最近在 Modern Runtime 里得到的是 Non Fragile ivars 的概念钓试。當(dāng)編譯你的類(lèi)時(shí)装黑，編譯器生成了一個(gè) ivar 布局，顯示了在你的類(lèi)中從哪可以訪問(wèn)你的 ivars弓熏，獲取指向你的對(duì)象的指針恋谭，查看 ivar 與對(duì)象起始字節(jié)的偏移關(guān)系，和獲取讀入的變量類(lèi)型的總共字節(jié)大小等一些底層的細(xì)節(jié)挽鞠。所以你的 ivar 布局可能看起來(lái)像這樣箕别，左側(cè)的數(shù)字是字節(jié)偏移量。

我們有了 NSObject 的 ivar 布局滞谢，然后我們繼承自 NSObject 去擴(kuò)展它并且添加了我們自己的 ivars串稀。在蘋(píng)果發(fā)布更新前這都工作的很好，但是 Mac OS X 10.6 發(fā)布后狮杨，就成了這樣

你的自定義對(duì)象被剔除了因?yàn)槲覀冇辛艘粋€(gè)重疊的父類(lèi)母截。唯一可以防止這個(gè)的辦法是如果蘋(píng)果堅(jiān)持之前的布局，如果他們這么做了橄教，那么他們的框架就不能改進(jìn)清寇，因 為他們的 ivar 布局被凍住了。在 fragile ivar 下你不得不重新編譯你繼承自蘋(píng)果類(lèi)的類(lèi)來(lái)恢復(fù)兼容性护蝶。所以在非 fragile ivar 時(shí)华烟，會(huì)發(fā)生生么？

使用非 fragile ivars 時(shí)持灰，編譯器生成和 fragile ivars 相同的 ivar 布局盔夜。然而當(dāng) runtime 檢測(cè)到一個(gè)重疊的超類(lèi)時(shí)，它調(diào)整你在這個(gè)類(lèi)中新增的 ivar 的偏移量堤魁，這樣在子類(lèi)中新增加的那部分就顯示出來(lái)了喂链。

Objective-C 關(guān)聯(lián)對(duì)象

最近在 Mac OS X 10.6 雪豹 中新引入了關(guān)聯(lián)引用。Objective-C 不能動(dòng)態(tài)的添加一些屬性到對(duì)象上妥泉，和其他的一些原生支持這點(diǎn)的語(yǔ)言不一樣椭微。所以之前你都不得不努力為未來(lái)要增加的變量預(yù)留好空間。在 Mac OS X 10.6 中盲链，Objective-C 的 Runtime 已經(jīng)原生的支持這個(gè)功能了蝇率。如果我們想向一個(gè)已有的類(lèi)添加變量迟杂，看起來(lái)像這樣…

#import ?//Cocoa

#include ?//objc runtime api’s

@interface NSView (CustomAdditions)

@property(retain) NSImage *customImage;

@end

@implementation NSView (CustomAdditions)

static char img_key; //has a unique address (identifier)

- (NSImage *)customImage

{

return objc_getAssociatedObject(self,&img_key);

}

- (void)setCustomImage:(NSImage *)image

{

objc_setAssociatedObject(self, &img_key,image, OBJC_ASSOCIATION_RETAIN);

}

@end

objc_setAssociatedObject() 的選項(xiàng)，你可以在 runtime.h 文件中找到本慕。

/* Associated Object support. */

/* objc_setAssociatedObject() options */

enum {

OBJC_ASSOCIATION_ASSIGN = 0,

OBJC_ASSOCIATION_RETAIN_NONATOMIC = 1,

OBJC_ASSOCIATION_COPY_NONATOMIC = 3,

OBJC_ASSOCIATION_RETAIN = 01401,

OBJC_ASSOCIATION_COPY = 01403

};

這些和 @property 語(yǔ)法中的選項(xiàng)意思一樣排拷。

混和的 vTable Dispatch

如果你看過(guò) modern runtime 的代碼，你會(huì)發(fā)現(xiàn)這個(gè)（在objc-runtime-new.m中）

/***********************************************************************

* vtable dispatch

*

* Every class gets a vtable pointer. The vtable is an array of IMPs.

* The selectors represented in the vtable are the same for all classes

* ? (i.e. no class has a bigger or smaller vtable).

* Each vtable index has an associated trampoline which dispatches to

* ? the IMP at that index for the receiver class's vtable (after

* ? checking for NULL). Dispatch fixup uses these trampolines instead

* ? of objc_msgSend.

* Fragility: The vtable size and list of selectors is chosen at launch

* ? time. No compiler-generated code depends on any particular vtable

* ? configuration, or even the use of vtable dispatch at all.

* Memory size: If a class's vtable is identical to its superclass's

* ? (i.e. the class overrides none of the vtable selectors), then

* ? the class points directly to its superclass's vtable. This means

* ? selectors to be included in the vtable should be chosen so they are

* ? (1) frequently called, but (2) not too frequently overridden. In

* ? particular, -dealloc is a bad choice.

* Forwarding: If a class doesn't implement some vtable selector, that

* ? selector's IMP is set to objc_msgSend in that class's vtable.

* +initialize: Each class keeps the default vtable (which always

* ? redirects to objc_msgSend) until its +initialize is completed.

* ? Otherwise, the first message to a class could be a vtable dispatch,

* ? and the vtable trampoline doesn't include +initialize checking.

* Changes: Categories, addMethod, and setImplementation all force vtable

* ? reconstruction for the class and all of its subclasses, if the

* ? vtable selectors are affected.

**********************************************************************/

背后的思想是间狂，runtime 嘗試在這個(gè) vtable 中存儲(chǔ)最近被調(diào)用的 selectors攻泼，這樣就可以提升你的應(yīng)用的速度火架，因?yàn)樗褂昧吮?objc_msgSend 更少的指令（fewer instructions）鉴象。vtable 中保存 16 個(gè)全局最經(jīng)常調(diào)用的 selectors，事實(shí)上順著代碼往下看你可以發(fā)現(xiàn)垃圾回收和非垃圾回收類(lèi)型程序的默認(rèn) selectors ：

static const char * const defaultVtable[] = {

"allocWithZone:",

"alloc",

"class",

"self",

"isKindOfClass:",

"respondsToSelector:",

"isFlipped",

"length",

"objectForKey:",

"count",

"objectAtIndex:",

"isEqualToString:",

"isEqual:",

"retain",

"release",

"autorelease",

};

static const char * const defaultVtableGC[] = {

"allocWithZone:",

"alloc",

"class",

"self",

"isKindOfClass:",

"respondsToSelector:",

"isFlipped",

"length",

"objectForKey:",

"count",

"objectAtIndex:",

"isEqualToString:",

"isEqual:",

"hash",

"addObject:",

"countByEnumeratingWithState:objects:count:",

};

你可以在調(diào)試時(shí)從堆棧追蹤里找到其中的method何鸡，可以像objc_msgSend()一樣將它們用于調(diào)試纺弊。

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