深入理解Objective-C中類的數據結構

2020-07-26 02:27:30

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供稿：網友

一、類的結構

OC 中的代碼在底層實現，使用的是 C、C++，所以要研究 OC 中的類結構，可以將 OC 的代碼轉成 C++的代碼即可。首先看一下 NSObject 的結構是什么樣子的，創建一個文件并簡單的編寫如下代碼：

// CustomFile.m#import <Foundation/Foundation.h>void test() { [NSObject alloc];}

進入終端，輸入指令：

clang -rewrite-objc CustomFile.m

默認生成一個 CustomFile.cpp 文件。這個指令生成的代碼會很多，也可以使用 xcrun 指令來指定一個特定的架構，這樣的：

xcrun -sdk iphoneos clang -arch arm64 -rewrite-objc CustomFile.m -o CustomFile_arm64.cpp

這樣在 CustomFile_arm64.cpp 文件中會生成一個真機下的運行代碼。相比之下 CustomFile_arm64.cpp 文件會比 CustomFile.cpp 小了很多，但是對于查看 NSObject 的實際結構都是可以的。

打開任意一個 .cpp 文件，都可以找到這樣的定義：

struct NSObject_IMPL { Class isa;};

其中 Class 的定義如下：

typedef struct objc_class *Class;

再來看一下在實際中的 NSObject 類的聲明是什么樣的：

@interface NSObject <NSObject> {#pragma clang diagnostic push#pragma clang diagnostic ignored "-Wobjc-interface-ivars" Class isa OBJC_ISA_AVAILABILITY;#pragma clang diagnostic pop}

簡化后是這樣的：

@interface NSObject { Class isa;}

總之Class 是一個指針，NSObject_IMPL是一個結構體，與 NSObject 在結構上極為相似。

二、類繼承后的結構

創建一個 Person.m 文件，弄一個繼承于 NSObject 的 Person 類。代碼編寫如下：

// Person.m#import <Foundation/Foundation.h>// 類的申明@interface Person : NSObject@end// 類的實現@implementation Person@end// 類的申明@interface Student : Person@end// 類的實現@implementation Student@end

其中 Person 繼承于 NSObject，Student 繼承于 Person 于是在 .cpp 文件中找到這樣的定義：

struct Person_IMPL { struct NSObject_IMPL NSObject_IVARS;};struct Student_IMPL { struct Person_IMPL Person_IVARS;};

NSObject_IVARS 看著這個命名就可以猜到是將父類的所有 ivar 都繼承過來了。

似乎明白了一個套路

在 NSObject 中只有一個 Class 類型的成員變量 isa，在沒有自定義任何的成員屬性的情況下，繼承的子類中的 ivar 都來自于父類。

如果說給 Person 與 Student 都定義一個成員變量，是這樣的：

struct Person_IMPL { struct NSObject_IMPL NSObject_IVARS; int _no;};struct Student_IMPL { struct Person_IMPL Person_IVARS; int _age;};

終于對 Class 的一些套路有進一步的理解了。

三、添加方法后的結構

創建一個 FunClass.m 文件，編寫代碼如下：

// FunClass.m#import <Foundation/Foundation.h>// 類的申明@interface FunClass : NSObject- (void)testInstance;+ (void)testClass;@end// 類的實現@implementation FunClass- (void)testInstance { }+ (void)testClass { }@end

最后發現在 .cpp 中類的結構沒有任何的改變，是這樣的：

struct FunClass_IMPL { struct NSObject_IMPL NSObject_IVARS;};

但是我們會發現另外一個問題，在 OC 中的方法變成這樣的了：

// 實例方法_OBJC_$_INSTANCE_METHODS_FunClass __attribute__ ((used, section ("__DATA,__objc_const"))) = { sizeof(_objc_method), 1, {{(struct objc_selector *)"testInstance", "v16@0:8", (void *)_I_FunClass_testInstance}}static void _I_FunClass_testInstance(FunClass * self, SEL _cmd) {}// 類方法_OBJC_$_CLASS_METHODS_FunClass __attribute__ ((used, section ("__DATA,__objc_const"))) = { sizeof(_objc_method), 1, {{(struct objc_selector *)"testClass", "v16@0:8", (void *)_C_FunClass_testClass}}static void _C_FunClass_testClass(Class self, SEL _cmd) {}

發現這幾個特點：

1、實例方法有這個：_INSTANCE_METHODS_FunClass，類方法的是這個：_CLASS_METHODS_FunClass

2、兩個方法都是 static 方法

3、方法都多了兩個參數：self 與_cmd，這也回答了為什么 self 與 _cmd 只能在方法中有的根本原因。

關于方法的這部分先介紹到這里，后期會有專門的專題。

四、自定義一個 Class 與對應的結構體

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