一挥萌、一切從面向?qū)ο箝_始說起
OC是一門基于C的面向?qū)ο蟮恼Z言，這是如何做到的呢妒蛇？下面我們簡單分析窺探下這背后的密碼官紫。
「面向?qū)ο蟆褂心男┨匦阅兀?/h5>
- 最基本的概念有驼鹅，類、對象（類實(shí)例）照皆、成員變量重绷、方法。
- OC特有的一些性質(zhì)膜毁，屬性昭卓、協(xié)議愤钾、類別/擴(kuò)展、
二候醒、循序漸進(jìn)深入「面向?qū)ο蟆垢鞣N「概念」的封裝
1能颁、類（關(guān)鍵字Class）
/// 類
typedef struct objc_class *Class;
struct objc_class {
Class isa; // 實(shí)現(xiàn)方法調(diào)用的關(guān)鍵
Class super_class; // 父類
const char * name; // 類名
long version; // 類的版本信息，默認(rèn)為0
long info; // 類信息倒淫，供運(yùn)行期使用的一些位標(biāo)識
long instance_size; // 該類的實(shí)例變量大小
struct objc_ivar_list * ivars; // 該類的成員變量鏈表
struct objc_method_list ** methodLists; // 方法定義的鏈表
struct objc_cache * cache; // 方法緩存
struct objc_protocol_list * protocols; // 協(xié)議鏈表
};
Class）/// 類
typedef struct objc_class *Class;
struct objc_class {
Class isa; // 實(shí)現(xiàn)方法調(diào)用的關(guān)鍵
Class super_class; // 父類
const char * name; // 類名
long version; // 類的版本信息，默認(rèn)為0
long info; // 類信息倒淫，供運(yùn)行期使用的一些位標(biāo)識
long instance_size; // 該類的實(shí)例變量大小
struct objc_ivar_list * ivars; // 該類的成員變量鏈表
struct objc_method_list ** methodLists; // 方法定義的鏈表
struct objc_cache * cache; // 方法緩存
struct objc_protocol_list * protocols; // 協(xié)議鏈表
};
其中關(guān)鍵字段：ivars（屬性鏈表）伙菊、methodLists（「類實(shí)例方法」鏈表）、cache（方法緩存）敌土、protocols（協(xié)議鏈表）镜硕、isa（指向類的元類）。
OC設(shè)計(jì)者返干，將類設(shè)計(jì)成一個對象兴枯！從struct objc_class里面有個isa指針，可以推斷出這點(diǎn)來矩欠。那么類又是誰的對象呢财剖？其實(shí)是「元類」，關(guān)于它將在第二章中說明癌淮。
2躺坟、對象（關(guān)鍵字id）
/// 對象
struct objc_object {
Class isa;
};
/// id指針
typedef struct objc_object *id;
struct objc_object的 isa 指向的是「對象」的「類」；id實(shí)質(zhì) struct objc_object *指針乳蓄，因此其可以指向任何對象咪橙。
例如NSObject *obj = [[NSObject alloc] init];，對象 obj 離的 isa指針 指向就是NSObject栓袖。
3匣摘、方法（關(guān)鍵字SEL IMP ）
OC利用 @ selector 可以獲取方法店诗，其返回的是SEL裹刮，如SEL func = @selector(viewWillAppear:); 那么Runtime又是怎么封裝的呢？
還是 struct objc_class 里面的方法列表 struct objc_method_list ** methodLists; 說起庞瘸，看看結(jié)構(gòu)體struct objc_method_list 是怎么定義的捧弃。
// 方法列表
struct objc_method_list {
struct objc_method_list *obsolete ;
int method_count;
/* variable length structure */
struct objc_method method_list[1];
}
// Method
typedef struct objc_method *Method;
struct objc_method {
SEL method_name;
char * method_types;
IMP method_imp;
};
// SEL
typedef struct objc_selector *SEL;
// IMP
typedef id (*IMP)(id, SEL, ...);
-
SEL是一個指向objc_selector結(jié)構(gòu)體的指針，而Runtime中沒有詳細(xì)的objc_selector的定義擦囊。
// 通過打印測試
SEL sel = @selector(viewWillAppear:);
NSLog(@"%s", sel); // 輸出：viewWillAppear:
推斷而知违霞，SEL其實(shí)就是字符串表示方法的名稱。
-
IMP瞬场，從定義而知买鸽，其實(shí)質(zhì)是一個函數(shù)指針，所指向的就是方法的實(shí)現(xiàn)贯被。
IMP = id + SEL + ...（即參數(shù)列表）眼五。其中SEL就是方法名妆艘；參數(shù)列表就是方法參數(shù)；id指向是self看幼，對于實(shí)例方法來說批旺， self 保存了當(dāng)前對象的地址；對于類方法來說诵姜， self 保存了當(dāng)前對應(yīng)類對象的地址汽煮。
也可以從NSObject提供的方法- (IMP)methodForSelector:(SEL)aSelector; 和 + (IMP)instanceMethodForSelector:(SEL)aSelector; 獲取到「方法」的具體「實(shí)現(xiàn)IMP」。
-
method_types棚唆，方法類型暇赤，用來存儲方法的參數(shù)類型和返回值類型。
4宵凌、成員變量（關(guān)鍵字Ivar）
類結(jié)構(gòu)體 struct objc_class 里面有一個成員變量列表 struct objc_ivar_list * ivars;翎卓，保存「類」的所有成員變量，它對應(yīng)關(guān)鍵字是Ivar摆寄，它的結(jié)構(gòu)體是struct objc_ivar失暴。
// 成員變量列表
struct objc_ivar_list {
int ivar_count;
/* variable length structure */
struct objc_ivar ivar_list[1];
};
typedef struct objc_ivar *Ivar;
struct objc_ivar {
char *ivar_name; // 變量名稱
char *ivar_type; // 變量類型名
int ivar_offset; // 基地址偏移字節(jié)
}
結(jié)構(gòu)體 struct objc_ivar 保存了「成員變量」的名稱、類型微饥，以及對應(yīng)的偏移地址逗扒。
5、協(xié)議欠橘，Category
typedef struct category_t *Category;
struct category_t {
const char *name; // 類名
classref_t cls; // 類矩肩，在運(yùn)行時(shí)階段通過 clasee_name（類名）對應(yīng)到類對象
struct method_list_t *instanceMethods; // Category 中所有添加的對象方法列表
struct method_list_t *classMethods; // Category 中所有添加的類方法列表
struct protocol_list_t *protocols; // Category 中實(shí)現(xiàn)的所有協(xié)議列表
struct property_list_t *instanceProperties; // Category 中添加的所有屬性
};
從 Category 的結(jié)構(gòu)體定義中也可以看出， Category 可以為類添加對象方法肃续、類方法黍檩、協(xié)議、屬性始锚。但是 Category 無法添加「成員變量」刽酱。
-
category和extension的區(qū)別
extension像是一個匿名的category，但是extension是在編譯期決議瞧捌，它就是類的一部分棵里；而category是在運(yùn)行期決議的。
extension一般用來隱藏類的私有信息姐呐，必須有一個類的源碼才能為一個類添加extension殿怜；而category則不需要。extension可以添加實(shí)例變量曙砂，而category是無法添加實(shí)例變量的头谜。（這是因?yàn)?code>category是在運(yùn)行期決議，而在運(yùn)行期的時(shí)候?qū)ο蟮膬?nèi)存布局已經(jīng)確定鸠澈，如果添加實(shí)例變量就會破壞類的內(nèi)部布局柱告，這對編譯型語言來說是災(zāi)難性的）砖织。
6、屬性和屬性特性（關(guān)鍵字Property）
// 屬性
typedef struct objc_property *Property;
typedef struct objc_property *objc_property_t;
// 屬性特性
typedef struct {
const char * _Nonnull name; /**< The name of the attribute */
const char * _Nonnull value; /**< The value of the attribute (usually empty) */
} objc_property_attribute_t;
通過 clang 將OC代碼轉(zhuǎn)寫為.cpp的相關(guān)代碼可知末荐，本質(zhì)上 結(jié)構(gòu)體struct objc_property 其實(shí)就是 結(jié)構(gòu)體struct _prop_t侧纯，其大致結(jié)構(gòu)如下：
struct _prop_t {
const char *name; //名稱
const char *attributes; // readonly、assign的修飾屬性
};
成員變量與屬性的聯(lián)系
本質(zhì)上甲脏，一個屬性一定對應(yīng)一個成員變量眶熬。但是屬性又不僅僅是一個成員變量，屬性還會根據(jù)自己對應(yīng)的屬性特性的定義來對這個成員變量進(jìn)行一系列的封裝：提供 Getter/Setter 方法块请、內(nèi)存管理策略娜氏、線程安全機(jī)制等等。
7墩新、協(xié)議（關(guān)鍵字Protocol）
struct objc_protocol_list {
struct objc_protocol_list * _Nullable next;
long count;
__unsafe_unretained Protocol * _Nullable list[1];
};
// 宏__OBJC__保證只有OC文件可以調(diào)用.h里面的頭文件贸弥，一些非OC語言不能調(diào)用
#ifdef __OBJC__
@class Protocol; // OC當(dāng)做類
#else
typedef struct objc_object Protocol;
#endif
實(shí)質(zhì)上 Protocol 對應(yīng)的結(jié)構(gòu)體 struct objc_object，內(nèi)部只有一個isa指針海渊，指向?qū)?yīng)的類绵疲。
8、cache
typedef struct objc_cache *Cache
struct objc_cache {
unsigned int mask /* total = mask + 1 */ ;
unsigned int occupied;
Method buckets[1];
};
方法調(diào)用的時(shí)候臣疑，會現(xiàn)在緩存中查找盔憨，找到返回，否則再去方法列表中找讯沈。這樣設(shè)計(jì)的目的在于提高方法調(diào)用效率郁岩。
三、總結(jié)
上面學(xué)習(xí)了Runtime對于面向?qū)ο蟾拍畹囊恍┓庋b缺狠，其實(shí)質(zhì)用C語言的結(jié)構(gòu)體问慎、指針、函數(shù)指針等挤茄；大量使用鏈表如叼、map等作為存儲；設(shè)計(jì)算法職稱驮樊，如緩存薇正，讓Objective-C具有面向?qū)ο蟮哪芰Α?/p>
Runtime針對上面的每一個結(jié)構(gòu)體，都提供豐富API接口囚衔，允許對其進(jìn)行操作。也正是如此設(shè)計(jì)雕沿，讓Objective-C能在運(yùn)行時(shí)练湿，獲取、創(chuàng)建审轮、修改類相關(guān)的數(shù)據(jù)肥哎，具備強(qiáng)大的動態(tài)能力辽俗。
后面章節(jié)，我們將繼續(xù)學(xué)習(xí)篡诽，Runtime是如何利用這些結(jié)構(gòu)體實(shí)現(xiàn)面向?qū)ο蟮哪芰Φ摹?/p>
