上一篇:Objective-C的runtime機(jī)制00-概述
那么，OC的對(duì)象在runtime的時(shí)候會(huì)是個(gè)什么樣子的呢歪赢？
runtime中的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)
有源碼有真相
以下是我摘自runtime源碼中的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)定義. 我看的版本是 objc4-680
//-------- [file:objc-runtime-new.h] --------
struct objc_class : objc_object {
// Class ISA;
Class superclass;
cache_t cache; // formerly cache pointer and vtable
class_data_bits_t bits; // class_rw_t * plus custom rr/alloc flags
......
}
//-------- [file:objc-private.h] --------
typedef struct objc_class *Class;
typedef struct objc_object *id;
struct objc_object {
private:
isa_t isa;
......
}
union isa_t
{
......
Class cls;
uintptr_t bits;
......
}
解讀
首先我們不管OC中的對(duì)象是什么执泰。切回C/C++的視角遵湖，我們可以看到泳桦，runtime中定義了一個(gè)叫做 objc_object 的結(jié)構(gòu)體景用，代表OC層的對(duì)象盗迟，定義了一個(gè)objc_class的結(jié)構(gòu)體坤邪，代表OC層的類。當(dāng)然罚缕，在rutime層看都是結(jié)構(gòu)體艇纺。
在runtime層看，objc_class 繼承于 objc_object。所以objc_class是個(gè)更豐富的objc_object而已黔衡。對(duì)應(yīng)于OC層蚓聘，就是說(shuō)，OC中的類也是一個(gè)對(duì)象盟劫。
objc_object中有個(gè)isa_t 的成員變量isa夜牡，isa_t是個(gè)聯(lián)合體，我們只關(guān)心它的Class cls的聯(lián)合部分捞高。而Class又是個(gè)objc_class *氯材。每個(gè)對(duì)象里面有個(gè)isa的成員變量，指向它代表一個(gè)類的東西硝岗。從OC的角度看氢哮，每個(gè)對(duì)象都能從isa中尋找到它的類的相關(guān)信息。
類對(duì)象/元類對(duì)象
蘋果搞出這么一些亂七八糟的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)型檀，那么又是怎么樣用這些數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)搭建OC運(yùn)行時(shí)環(huán)境的呢冗尤？
- 對(duì)于OC的類，編譯器會(huì)知道類的各種信息:誰(shuí)家的孩子胀溺？（繼承）裂七，叫什么？（類名）有啥本事仓坞？（成員函數(shù)）等等背零。那么在運(yùn)行時(shí)，就會(huì)根據(jù)這些信息生成描述這個(gè)類的對(duì)象无埃，稱作類對(duì)象（class object）徙瓶。類對(duì)象也是一個(gè)對(duì)象（objc_object類型的），只不過(guò)這個(gè)對(duì)象是描述OC的類信息的嫉称。類對(duì)象是個(gè)單例(singleton)侦镇，這個(gè)也很好理解，對(duì)于OC層的某個(gè)具體的類织阅，有且僅有一個(gè)壳繁。
- 類對(duì)象既然是objc_object類型，當(dāng)然也有個(gè)isa的指針荔棉，告訴說(shuō)這是一個(gè)什么樣的對(duì)象闹炉。那么這個(gè)isa指針指向的對(duì)象就是元類對(duì)象（metaclass object）。元類對(duì)象存儲(chǔ)的信息描述的是類對(duì)象的润樱。
- 元類對(duì)象也是對(duì)象渣触，它的isa又指向哪里？當(dāng)然不是元元類了祥国，而是指向根類對(duì)象的元類對(duì)象。對(duì)于大部分情況下，OC中的對(duì)象的根類是NSObject舌稀，那么元類對(duì)象的isa就是指向NSObject的元類對(duì)象啊犬。
描述半天感覺(jué)很暈乎，他們說(shuō)看這張圖就清晰多了壁查。虛線 isa指針觉至，實(shí)線superclass。
上面部分靜態(tài)的描述了一下runtime中有哪些對(duì)象睡腿，他們的關(guān)系怎么樣语御。下面動(dòng)態(tài)的描述一下。
- 程序啟動(dòng)之后席怪，會(huì)根據(jù)編譯時(shí)的類的信息应闯，在runtime環(huán)境中構(gòu)建相應(yīng)的類對(duì)象和元類對(duì)象。元類對(duì)象isa都指向根類挂捻，類對(duì)象的isa指向自己的元類對(duì)象碉纺，并且是個(gè)單例。構(gòu)建相應(yīng)的superclass等刻撒。這樣骨田，啟動(dòng)之后，runtime就知道有些啥類声怔，他們能干嘛态贤，他們之間的關(guān)系是什么樣了。
- 運(yùn)行時(shí)醋火，如果遇到創(chuàng)建OC某個(gè)類的實(shí)例對(duì)象（instance object）悠汽，分配空間之后，把isa指針指向?qū)ο蟮念悓?duì)象（class object）胎撇，這樣介粘，對(duì)于這個(gè)OC對(duì)象，也就能知道類的信息晚树。
為嘛搞那么復(fù)雜
C語(yǔ)言不是動(dòng)態(tài)語(yǔ)言姻采。OC作為C的超集，要實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)爵憎，就要把類的描述之類的東西從編譯階段挪到運(yùn)行階段慨亲。那么在運(yùn)行階段，就需要有類對(duì)象（class object）宝鼓，元類對(duì)象（metaclass object）等等對(duì)象化的東西來(lái)處理OC類的信息镜沽。runtime就這么玩的碑幅。
舉個(gè)例子
DJObject 繼承于BaseObject, BaseObject繼承于NSObject
// BaseObject.h
@interface BaseObject : NSObject
@end
// DJObject.h
@interface DJObject : BaseObject
@end
// 比如在代碼中造了個(gè)對(duì)象
DJObject * djObj = [DJObject new];
那么，這些結(jié)構(gòu)就是這樣子的：
- 右邊橙色部分是runtime部分，在啟動(dòng)加載的時(shí)候造的對(duì)象，左邊是OC部分坷虑，在運(yùn)行諸如[DJObject new]的時(shí)候干的事情。
- runtime部分內(nèi)，紅色線是isa指針柠座，黑色線是superclass指針。
寫到這里片橡，基本上runtime的內(nèi)部架構(gòu)是清楚了妈经。后面的文章將看看runtime是怎么實(shí)現(xiàn)Objective-C的各種機(jī)制的。
吐槽一下
網(wǎng)絡(luò)上貼的各種文章對(duì)runtime的結(jié)構(gòu)的摘錄捧书，隨便摘錄了一下就開始說(shuō)：
//他們?cè)趏bjc.h文件中摘錄了這樣的一段數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)吹泡。
struct objc_object {
Class isa OBJC_ISA_AVAILABILITY;
};
//他們?cè)趓untime.h文件中摘錄了這樣的一段數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。
struct objc_class {
Class isa OBJC_ISA_AVAILABILITY;
#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_list *protocols OBJC2_UNAVAILABLE;
#endif
} OBJC2_UNAVAILABLE;
- 首先objc.h/runtime.h中的各種類型的定義经瓷，已經(jīng)被 #if !OBJC_TYPES_DEFINED 這個(gè)宏給排除出去了爆哑，所以這些定義是無(wú)效的。
- 其次了嚎，后面明明有一個(gè)OBJC_ISA_AVAILABILITY泪漂。這個(gè)宏的定義如下
#if !defined(OBJC_ISA_AVAILABILITY)
# if __OBJC2__
# define OBJC_ISA_AVAILABILITY __attribute__((deprecated))
# else
# define OBJC_ISA_AVAILABILITY /* still available */
# endif
#endif
就是說(shuō)，在oc2.0的版本中歪泳，這個(gè)屬性是不推薦的萝勤。實(shí)際上在2.0的OC層，我們是無(wú)法訪問(wèn)isa指針的呐伞，所以讓人看這個(gè)定義是很迷惑的敌卓。
- 對(duì)于objc_class的摘錄，一樣被OBJC_ISA_AVAILABILITY排除在外伶氢。還有人家明明說(shuō)非objc2.0才有下面的一些諸如super_class的屬性趟径，很多文章還以此為講解。
下一篇: Objective-C的runtime機(jī)制02-消息機(jī)制
參考文章
Objective-C對(duì)象之類對(duì)象和元類對(duì)象（一）
Objective-C Runtime 運(yùn)行時(shí)之一：類與對(duì)象
刨根問(wèn)底Objective－C Runtime（2）－ Object & Class & Meta Class
