图解Objective-C对象模型

目录1.这就是Objective-C对象模型吗? 2.Objective-C对象结构 3.Meta Class(元类) 4.代码验证 5.推荐文章

1.这就是Objective-C对象模型吗?

[ 一张来自官方文档的对象结构图 ]

这个图也大致涵盖了Objetive-C对象的主要内容,这里出现了实例变量,指向对象类结构的isa指针,类结构中的selector(运行时将 转变为IMP(方法实现)),指向父类的superclass指针,一切都是多么的完美。

真的就是这只有这么多了吗?苹果可是经常“善意的欺骗“码农,KVO的实现不就如此,明明牺牲了那么多,却要用个isa混写,深藏功与名(此处应为苹果鼓掌)。好吧,先提个问题,我们项目中经常提供两个方法,分别提供一个实例方法和对应的类方法。比如字典转模型,以我的大Person为例:

 [Person personWithDic:dic];
 [[Person alloc]initWithDic:dic];

什么,你还没有看出来有什么端倪?T_ _T ,我感觉第一个感觉比第二好用,对头,我也是这么认为的。毕竟现在还不了解Objetive- C对象模型,消息发送机制,这个直观的感觉很正常。但是苹果到底为你做了多少了?先看本文中时常用到的几个名词。

必须搞清楚的几个术语(有不同意见清轻喷T_T)

  • 对象(又跟码农谈Object。。。天台),一个类的实例对象。
  • 类/类结构,也经常叫作类对象(ClassObject),元类的对象。
  • 元类(metaClass),你的图上都咩有,现在说个***。

2.Objective-C对象结构

下面的代码在objc/obj.h和objc/Object.h

/// An opaque type that represents an Objective-C class.
typedef struct objc_class *Class;

/// Represents an instance of a class.
struct objc_object {
    Class isa  OBJC_ISA_AVAILABILITY;
};
//再补充一个几乎所有对象的基类NSObject类定义
@interface Object
{
    Class isa;    /* A pointer to the instance's class structure */
}

以上几行代码,想要表达的无非就是,Objetive-C对象是C语言的的结构体,每个对象的内存开头的地址都是Class类型的isa。就酱 ,一条Objetive-C中的铁律就产生了。

如果结构体中第一个变量的类型是Class,就可以当作是Objetive-C对象。之后讲block的实质的时候就会看到其本质就是Objective-C对象。

那么我们再来看看struct objc_class的结构体,这个结构体定义在objc/runtime.h中,这个就是我们真正的类结构体了,描述了对象所属类的性质。

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;

看到这个,是不是有点熟悉了,这些东西好像我们平常在定义个类的时候都用到过,类的名字,实例变量,方法,遵守的协议等。然而聪明的童鞋可能开始疑惑了,妈蛋,这结构体里面怎么又有一个Class了,那按照铁律这个也是对象啰,那它的类又是在哪里?那这个Class又指到哪里去了,小伙子,你骨骼精奇呀。,那类的延伸不是没完没了,最基本的类在哪里了?就是元类了,比如,我们的NSString虽然是一个类,也就是我们普通意义上的类,但同时也是类对像。既然说到这里,先介绍两个函数,代码验证时要用到(源码之下,无所隐藏,23333)。

//Returns the class object for the receiver’s class.
//返回一个消息接收者的 *类对象*
- (Class)class
//Returns the class of an object
//返回一个对象的类,注意,不是类对象哦
Class object_getClass(id object)

3.Meta Class(元类)

先上图,再说话。我想下面这张图,你默默的看个几分钟,就能解之前的疑惑了,心中的草泥马终于可以释怀了。

[ Objective-C对象结构图 ]

从这张图上,我们来做一个总结:

  1. 对象的isa指向了一个类对象(ClassObject)。
  2. 类对象里包含了一个SuperClass指向父类,isa 指向了自己的 元类(MetaClass).
  3. 元类和普通的类也是一样,有自己的继承层次,有自己的父类。
  4. 元类也是一个对象,所有元类都有一个共同的基元 类(Root MetaClass),基元类的元类就是它自己啦。
  5. 万物归宗, NSObject是基元类的父类,所以NSObject 基本是 万物之首(NSProxy并不是继承自NSObject的,原因在讲消息机制时再说吧)。

可是,你讲了这么久,元类到底做什么的了?也只是大致了解一些啦,苹果并没有没给源代码。还记得开头提的一个问题,字典转模型一个类方法和实例方法?这个就是元类的作用了。

类对象中有你定义的实例方法的引用,而元类中有对类方法的引用,使得你可以对类对象(ClassObject)发消息。

这里出两道题,来自sunny的博客。挑两道较好的,刚好与类的对象模型相关。 神经病院objc runtime入院考试

//1.下面的答案是什么
BOOL res1 = [(id)[NSObject class] isKindOfClass:[NSObject class]];
BOOL res2 = [(id)[NSObject class] isMemberOfClass:[NSObject class]];
BOOL res3 = [(id)[Sark class] isKindOfClass:[Sark class]];
BOOL res4 = [(id)[Sark class] isMemberOfClass:[Sark class]];

//2.下面的代码会?Compile Error / Runtime Crash / NSLog…?
@interface NSObject (Sark)
+ (void)foo;
@end
@implementation NSObject (Sark)
- (void)foo {
    NSLog(@"IMP: -[NSObject (Sark) foo]");
}
@end
// 测试代码
[NSObject foo];
[[NSObject new] foo];

//答案不能自行解决?你还不会,额,2333,继续看看上面的图。

4.代码验证

我就简单粗暴的用之前的两个方法把NSString当一次靶子,打印一下,类对象,元类,基元类,NSObject和它的元类的地址。

        Class baseMeta = 
        object_getClass(object_getClass([NSString class]));
        Class metaOfBaseMeta = object_getClass(baseMeta);
        Class fatherOfbaseMeta = [baseMeta superclass];

        printf("NSString,类的地址:%@\n",[NSString class]);
        printf("metaClass,元类的地
            址:%p\n",object_getClass([NSString class]));
        printf("baseMeta,基元类的地址:%p\n",baseMeta);
        printf("metaOfBaseMeta,基元类的元类地
            址:%p\n",metaOfBaseMeta);
        printf("fatherOfbaseMeta,基元类的父类地
            址:%p\n",fatherOfbaseMeta);
        printf("NSObject类对象地址:%p\n",[NSObject class]);
        printf("NSObject元类地
            址:%p\n",object_getClass([NSObject class]));

答案在此,我就不解析了,欢迎评论区拍砖。

NSString,类对象的地址:0x7fff7626ce28 metaClass,元类的地址:0x7fff7626ce50 baseMeta,基元类的地址:0x7fff78bcb118 metaOfBaseMeta,基元类的元类地址:0x7fff78bcb118 fatherOfbaseMeta,基元类的父类地址:0x7fff78bcb0f0 NSObject类对象地址:0x7fff78bcb0f0 NSObject元类地址:0x7fff78bcb118

5.推荐文章

1.What is a meta-class in Objective-C cocoawithlove matt大神 写的,里面还有很多很多很多(重要的事情强调三遍)很好的东 西

2.这个是上一篇文章的翻译,博主并没有看,还是看看原版的

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