iOS執行時簡介

因為Objc是一門動態語言，所以它總是想辦法把一些決定工作從編譯連線推遲到執行時。也就是說只有編譯器是不夠的，還需要一個執行時系統 (runtime system) 來執行編譯後的程式碼。這就是 Objective-C Runtime 系統存在的意義，它是整個Objc執行框架的一塊基石。

iOS執行時的一些概念

1.類：Objective-C類是由Class型別來表示的，它實際上是一個指向objc_class結構體的指標。objc_class結構體的定義如下

struct objc_class {

    Class isa  OBJC_ISA_AVAILABILITY;



#if
 
 !__OBJC2__

    Class super_class                       OBJC2_UNAVAILABLE;  // 父類

    const char *name                        OBJC2_UNAVAILABLE;  // 類名

    long version                            OBJC2_UNAVAILABLE;  // 類的版本資訊，預設為0

    long info                               OBJC2_UNAVAILABLE;  // 類資訊，供執行期使用的一些位標識
 


    long instance_size                      OBJC2_UNAVAILABLE;  // 該類的例項變數大小

    struct objc_ivar_list *ivars            OBJC2_UNAVAILABLE;  // 該類的成員變數連結串列

    struct objc_method_list **methodLists   OBJC2_UNAVAILABLE;  // 方法定義的連結串列

    struct objc_cache *cache                OBJC2_UNAVAILABLE;  // 方法快取
 


    struct objc_protocol_list *protocols    OBJC2_UNAVAILABLE;  // 協議連結串列

#endif



} OBJC2_UNAVAILABLE;

2.例項物件：既是objc_object表示的一個類的例項的結構體，它的定義如下

struct objc_object {

    Class isa  OBJC_ISA_AVAILABILITY;

};

typedef struct objc_object *id;

3.元類(Meta Class)：meta-class是一個類物件的類。它儲存著一個類的所有類方法。每個類都會有一個單獨的meta-class。

4.方法呼叫過程：首先在本類中查詢，如果沒有就向父類中查詢，然後響應該方法，最後把該方法新增到cache列表中，以後再呼叫該方法，直接從cache中取出相應的方法呼叫。

5.例項物件的isa指標指向物件所屬類，類的isa指標指向元類，元類的isa指標指向根元類（根類的元類），根元類的isa指正指向自身。類的superclass指標指向父類，根類的superclass指標指向nil，根元類的superclass指標指向根類。如下圖所示：

void testClass(id self, SEL _cmd)
{
    NSObject *object = [[NSObject alloc] init];
    NSLog(@"NSObject例項：%@, 地址：%p", object, object);
    NSLog(@"NSObject類名：%@ 地址：%p,NSObject父類名：%@ 地址：%p", [object class], [object class], [object superclass], [object superclass]);

    NSLog(@"MyObject例項：%@,%p", self, self);
    NSLog(@"MyObject類名：%@ 地址：%p,MyObject父類名：%@ 地址：%p", [self class], [self class], [self superclass], [self superclass]);

    Class currentClass;
    Class superClass = [self class];
    do {
        currentClass = superClass;
        superClass = class_getSuperclass(currentClass);
        NSLog(@"當前類：%@ 地址：%p, 父類：%@ 地址：%p", currentClass, currentClass, superClass, superClass);
    } while (superClass != NULL);

    Class isaClass = [self class];
    currentClass = NULL;
    do {
        currentClass = isaClass;
        isaClass = object_getClass(currentClass);
        NSLog(@"當前類：%@ 地址：%p，isa指標指向的類：%@ 地址：%p", currentClass, currentClass, isaClass, isaClass);
    } while (!(currentClass == isaClass));
}
- (void)createClass
{
    //建立一個類，注意名稱一定不能是已經存在的類
    Class myObjectClass = objc_allocateClassPair([NSObject class], "MyObject", 0);
    //向類中新增一個方法
    class_addMethod(myObjectClass, @selector(testClass), (IMP)testClass, "v@:");
    //註冊類，註冊後方能使用該類
    objc_registerClassPair(myObjectClass);

    id myObject = [[myObjectClass alloc] init];
    [myObject performSelector:@selector(testClass)];
}

列印如下：

6.super：super與self不同。self是類的一個隱藏引數，每個方法的實現的第一個引數即為self。而super並不是隱藏引數，它實際上只是一個”編譯器標示符”，它負責告訴編譯器，當呼叫viewDidLoad方法時，去呼叫父類的方法，而不是本類中的方法。而它實際上與self指向的是相同的訊息接收者。
super的定義：

struct objc_super {
     id receiver;//即訊息的實際接收者
     Class superClass;//指標當前類的父類
 };

例證：

- (void)viewDidLoad {
    [super viewDidLoad];

    NSLog(@"self:%@ super:%@", self, super.class);
}

列印如下：

7.SEL：SEL又叫選擇器，是表示一個方法的selector的指標，本質上，SEL只是一個指向方法的指標（準確的說，只是一個根據方法名hash化了的KEY值，能唯一代表一個方法），它的存在只是為了加快方法的查詢速度。其定義如下：

typedef struct objc_selector *SEL;

8.IMP：IMP實際上是一個函式指標，指向方法實現的首地址。SEL就是為了查詢方法的最終實現IMP的。由於每個方法對應唯一的SEL，因此我們可以通過SEL方便快速準確地獲得它所對應的IMP，查詢過程將在下面討論。取得IMP後，我們就獲得了執行這個方法程式碼的入口點，此時，我們就可以像呼叫普通的C語言函式一樣來使用這個函式指標了。其定義如下：

id (*IMP)(id, SEL, ...)

9.Method：既是objc_method表示的一個結構體，該結構體中包含一個SEL和IMP，實際上相當於在SEL和IMP之間作了一個對映。有了SEL，我們便可以找到對應的IMP，從而呼叫方法的實現程式碼。Method用於表示類定義中的方法，則定義如下：

typedef struct objc_method *Method;



struct objc_method {

    SEL method_name                 OBJC2_UNAVAILABLE;  // 方法名

    char *method_types                  OBJC2_UNAVAILABLE;

    IMP method_imp                      OBJC2_UNAVAILABLE;  // 方法實現

}