Runtime机制之结构体及操作函数-白红宇

Runtime机制之结构体及操作函数

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发布时间：2019-06-12

本文共 7490 字，大约阅读时间需要 24 分钟。

一、动态语言

Objective-C语言是一门动态语言，它将很多静态语言在编译和链接时期做的事放到了运行时来处理。这种动态语言的优势在于：具有灵活性，比如：消息转发，方法交换等。它有一个运行时系统Objc Runtime，其实是一个Runtime库，基本上是用C和汇编写的，这个库使得C语言有了面向对象的能力。

1. runtime库主要做下面两件事：

封装：用c语言把对象封装成基本的数据结构，如：类结构体，对象结构体等。这些结构体和函数被runtime函数封装后，我们就可以在程序运行时创建，检查，修改类、对象和它们的方法了。

找出方法的最终执行代码：把消息机制转换为函数的调用。

二、基本结构体

1. 类结构体：objc_class

isa：指向该类对象所属类（即元类）的指针，根类的元类指向自己

super_class：指向父类的指针，根类的父类指针指向NULL

name：类名

version：版本

info：类信息

instance_size：改类实例的大小

ivars：属性链表

methodLists：方法链表

cache：方法缓存链表

protocols：协议链表

typedef struct objc_class *Class;

struct objc_class {    Class isa  OBJC_ISA_AVAILABILITY;#if !__OBJC2__    Class super_class                       OBJC2_UNAVAILABLE;  // 父类    const char *name                        OBJC2_UNAVAILABLE;  // 类名    long version                            OBJC2_UNAVAILABLE;  // 类的版本信息，默认为0    long info                               OBJC2_UNAVAILABLE;  // 类信息，供运行期使用的一些位标识    long instance_size                      OBJC2_UNAVAILABLE;  // 该类的实例变量大小    struct objc_ivar_list *ivars            OBJC2_UNAVAILABLE;  // 该类的成员变量链表    struct objc_method_list **methodLists   OBJC2_UNAVAILABLE;  // 方法定义的链表    struct objc_cache *cache                OBJC2_UNAVAILABLE;  // 方法缓存    struct objc_protocol_list *protocols    OBJC2_UNAVAILABLE;  // 协议链表#endif} OBJC2_UNAVAILABLE;

2. 实例对象结构体：objc_objective

isa：指向所属类的指针。（仅仅一个指针）

typedef struct objc_object *id;struct objc_object {    Class isa  OBJC_ISA_AVAILABILITY;};

3. 缓存方法链表结构体：objc_cache

mask：可缓存方法的数量

occupied：已缓存方法的数量

buckets：指针数组，存储的是指针，指向已缓存的方法结构体

typedef struct objc_cache *cache;struct objc_cache {    unsigned int mask /* total = mask + 1 */                 OBJC2_UNAVAILABLE;    unsigned int occupied                                    OBJC2_UNAVAILABLE;    Method buckets[1]                                        OBJC2_UNAVAILABLE;};

4. 元类结构体（类对象所属类）

同类结构体一样，只是元类的isa指针都是指向根类NSObject元类，而根类的元类的isa指针指向自己。

我们都知道，实例对象拥有一个指向所属类的isa指针。那类本身也可以看成是所属类的对象，即类对象那它自然也拥有一个指向所属类的isa指针，这个指针指向的也是该类对象的所属类，即元类。所以，当我们向一个对象发送消息时，runtime会在这个对象所属的这个类的方法列表中查找方法；而向一个类发送消息时，会在这个类的所属类，即元类meta-class的方法列表中查找。

5. 举例说明，看看以下代码如何执行的

NSArray *array = [[NSArray alloc] init];

runtime库向类对象NSArray发送了alloc消息，类对象根据isa指针去所属类，即元类中查找响应的方法

在元类中，先查cache，再查methodLists，由于元类中没有方法alloc，便根据super_class指针去父类NSObjec中找查找

在父类中，同样先查cache，再查methodLists，在methodLists找到，立即响应消息

检测类NSArray中instance_size的大小，根据所需的空间大小分配内存

创建objc_objective结构体以及实例变量，把结构体的isa指针指向父类

把alloc方法缓存到自己的cache链表中

runtime库又向刚创建好的实例对象发送init消息，对象根据isa指针去所属类NSArray中查找

先查cache，再查methodLists，查到后则响应

把实例对象中的实例变量初始化

把方法init缓存到cache链表中

三、类与对象操作函数

1. 类相关操作函数：以class为前缀命名

class_getName 　　 // 获取类名

class_getSuperclass // 获取父类

class_isMetaClass // 判断类是不是元类

class_getInstanceSize // 获取实例大小

class_getInstanceVariable // 获取实例成员变量

class_getClassVariable // 获取类成员变量

class_addIvar // 添加实例变量

class_copyIvarList // 获取整个成员变量表

class_getProperty // 获取指定属性

class_copyPropertyList // 获取整个属性表

class_addProperty // 添加属性

class_replaceProperty // 替换属性

class_addMethod // 添加方法

class_getInstanceMethod // 获取实例方法

class_getClassMethod // 获取类方法

class_copyMethodList // 获取所有方法的数组

class_replaceMethod // 替代方法的实现

class_getMethodImplementation // 返回方法的具体实现

class_respondsToSelector // 类实例是否响应指定的selector

class_addProtocol // 添加协议

class_conformsToProtocol // 返回类是否实现指定的协议

class_copyProtocolList // 返回类实现的协议列表

class_getVersion // 获取版本号

class_setVersion // 设置版本号

- 父类和元类

// 获取类的父类Class class_getSuperclass ( Class cls );// 判断给定的Class是否是一个元类BOOL class_isMetaClass ( Class cls );

- 类名

// 获取类的类名const char * class_getName ( Class cls );

- 成员变量大小

// 获取实例大小size_t class_getInstanceSize ( Class cls );

- 版本

// 获取版本号int class_getVersion ( Class cls );// 设置版本号void class_setVersion ( Class cls, int version );

- 成员变量

/** 成员变量操作函数 */ // 获取类中指定名称实例成员变量的信息Ivar class_getInstanceVariable ( Class cls, const char *name );// 获取类成员变量的信息Ivar class_getClassVariable ( Class cls, const char *name );// 添加成员变量BOOL class_addIvar ( Class cls, const char *name, size_t size, uint8_t alignment, const char *types );// 获取整个成员变量列表Ivar * class_copyIvarList ( Class cls, unsigned int *outCount );

- 　　属性

/** 属性操作函数 */// 获取指定的属性objc_property_t class_getProperty ( Class cls, const char *name );// 获取属性列表objc_property_t * class_copyPropertyList ( Class cls, unsigned int *outCount );// 为类添加属性BOOL class_addProperty ( Class cls, const char *name, const objc_property_attribute_t *attributes, unsigned int attributeCount );// 替换类的属性void class_replaceProperty ( Class cls, const char *name, const objc_property_attribute_t *attributes, unsigned int attributeCount );

- 方法

// 添加方法BOOL class_addMethod ( Class cls, SEL name, IMP imp, const char *types );// 获取实例方法Method class_getInstanceMethod ( Class cls, SEL name );// 获取类方法Method class_getClassMethod ( Class cls, SEL name );// 获取所有方法的数组Method * class_copyMethodList ( Class cls, unsigned int *outCount );// 替代方法的实现IMP class_replaceMethod ( Class cls, SEL name, IMP imp, const char *types );// 返回方法的具体实现IMP class_getMethodImplementation ( Class cls, SEL name );IMP class_getMethodImplementation_stret ( Class cls, SEL name );// 类实例是否响应指定的selectorBOOL class_respondsToSelector ( Class cls, SEL sel );

- 协议

// 添加协议BOOL class_addProtocol ( Class cls, Protocol *protocol );// 返回类是否实现指定的协议BOOL class_conformsToProtocol ( Class cls, Protocol *protocol );// 返回类实现的协议列表Protocol * class_copyProtocolList ( Class cls, unsigned int *outCount );

2. 对象相关的操作函数，以object为前缀命名

object_copy // 返回指定对象的一份拷贝

object_dispose // 释放指定对象占用的内存

object_setInstanceVariable // 修改类实例的实例变量的值

object_getInstanceVariable // 获取对象实例变量的值

object_getIndexedIvars // 返回指向给定对象分配的任何额外字节的指针

object_getIvar // 返回对象中实例变量的值

object_setIvar // 设置对象中实例变量的值

object_getClassName // 返回给定对象的类名

object_getClass // 返回对象的类

object_setClass // 设置对象的类

- 　　针对整个对象进行操作的函数

// 返回指定对象的一份拷贝id object_copy ( id obj, size_t size );// 释放指定对象占用的内存id object_dispose ( id obj );

- 　　针对对象实例变量进行操作的函数

// 修改类实例的实例变量的值Ivar object_setInstanceVariable ( id obj, const char *name, void *value );// 获取对象实例变量的值Ivar object_getInstanceVariable ( id obj, const char *name, void **outValue );// 返回指向给定对象分配的任何额外字节的指针void * object_getIndexedIvars ( id obj );// 返回对象中实例变量的值id object_getIvar ( id obj, Ivar ivar );// 设置对象中实例变量的值void object_setIvar ( id obj, Ivar ivar, id value );

- 　　针对对象的类进行操作的函数

// 返回给定对象的类名const char * object_getClassName ( id obj );// 返回对象的类Class object_getClass ( id obj );// 设置对象的类Class object_setClass ( id obj, Class cls );

四、动态创建类和对象

1. 动态创建类

objc_allocateClassPair // 创建一个新类和元类

objc_disposeClassPair // 销毁一个类及其相关联的类

objc_registerClassPair // 在应用中注册由objc_allocateClassPair创建的类

// 创建一个新类和元类Class objc_allocateClassPair ( Class superclass, const char *name, size_t extraBytes );// 销毁一个类及其相关联的类void objc_disposeClassPair ( Class cls );// 在应用中注册由objc_allocateClassPair创建的类void objc_registerClassPair ( Class cls );

2. 动态创建对象

class_createInstance // 创建类实例

objc_constructInstance // 在指定位置创建类实例

objc_destructInstance // 销毁类实例

// 创建类实例id class_createInstance ( Class cls, size_t extraBytes );// 在指定位置创建类实例id objc_constructInstance ( Class cls, void *bytes );// 销毁类实例void * objc_destructInstance ( id obj );

五、获取类定义

1. Objective-C动态运行库会自动注册我们代码中定义的所有的类。我们也可以在运行时创建类定义并使用objc_addClass函数来注册它们。

// 获取已注册的类定义的列表int objc_getClassList ( Class *buffer, int bufferCount );// 创建并返回一个指向所有已注册类的指针列表Class * objc_copyClassList ( unsigned int *outCount );// 返回指定类的类定义Class objc_lookUpClass ( const char *name );Class objc_getClass ( const char *name );Class objc_getRequiredClass ( const char *name );// 返回指定类的元类Class objc_getMetaClass ( const char *name );

转载于:https://www.cnblogs.com/gzhu-lkun/p/5928904.html

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