Runtime programming guide

本文深入探讨Objective-C的现代与遗产Runtime版本,解释了methodForSelector和objc_msgSend方法的工作原理,展示了类结构、isa指针以及动态绑定过程。文章还详细介绍了消息转移机制、动态加载能力以及如何通过runtime实现方法的转移与响应。
objective-c有两个版本的runtime,“modern” 和 “legacy”,objective-c 2.0,iphone的应用和64位的OS X 10.5及以后的版本都使用的是modern版本的。
runtime系统是一个动态共享库,开放的接口都定义在/usr/include/objc.h文件中

objc_msgSend 方法:
在objective-c中,方法会在runtime的时候才进行绑定,而不是在编译阶段,编译器会在编译阶段,把方法编译成:[receiver message],然后再通过objc_msgSend(receiver, selector)来实现方法动态绑定,如果有参数,那么调用为objc_msgSend(receiver, selector, arg1, arg2, ...)

没一个类结构都包括两个比不可少的元素,指向父类的指针和类表,类表包含类的方法名、地址。一个类创建,内存会分配空间给类,然后初始化变量,其中isa变量是指向类结构的指针。继承自NSObject 或者 NSProxy的类都会有isa指针,一个NSObject对象内容和objc_object结构体内容相同。
[img]http://dl2.iteye.com/upload/attachment/0102/4538/a9ae67ba-009b-31fe-93b4-acd3f1b64749.png[/img]

objc_msgSend 绑定方法,isa指针先会去类的类表中寻找方法名和地址,如果没找到,就去父类的类表中寻找,直到NSObject类的类表。一个方法就这样的被动态的绑定给消息。为了加速绑定过程,runtime系统会cache常用方法。
objc_msgSend传入的两个参数,会返回self和_cmd
- strange {
id target = getTheReceiver();
SEL method = getTheMethod();
if ( target == self || method == _cmd )
return nil;
return [target performSelector:method];
}

一个类定义一个方法,可以通过类指针methodForSelector:去指定方法的实现。methodForSelector是runtime的实现,不是OC的特性
void (*setter)(id, SEL, BOOL);
int i;
setter = (void (*)(id, SEL, BOOL))[target
methodForSelector:@selector(setFilled:)];
for ( i = 0 ; i < 1000 ; i++ )
setter(targetList[i], @selector(setFilled:), YES);

可以通过定义@dynamic,手动实现getter和setter方法,还可以通过resolveInstanceMethod:和 resolveClassMethod:来动态绑定对象方法和类方法。
void dynamicMethodIMP(id self, SEL _cmd) {
// implementation ....
}

@implementation MyClass
+ (BOOL)resolveInstanceMethod:(SEL)aSEL
{
if (aSEL == @selector(resolveThisMethodDynamically)) {
class_addMethod([self class], aSEL, (IMP) dynamicMethodIMP, "v@:");
return YES;
}
return [super resolveInstanceMethod:aSEL];
}
@end

通过resolveInstanceMethod函数,来实现方法的转移。如果respondsToSelector: or instancesRespondToSelector:方法调用了,那么self会先去调用他们给定的方法。

一个OC的程序在running状态,可以加载新的类和类别,新的代码会加载到正在running的程序。动态加载可以做很多事情,比如不同的系统模块是被动态加载的。
虽然在objc/objc-load.h文件中定义了objc_loadModules动态加载模块,但是NSBundle类提供更方便的加载,详见NSBundle class reference

消息转移:
发送一个消息给对象,如果对象没有处理消息,那么会报错,但在报错之前,runtime系统会给对象第二次机会去处理消息。这个机会就是发送带有所有消息特征的NSInvocation对象参数,通过forwardInvocation:方法。 我们可以通过forwardInvocation方法来实现消息第一次没有处理的默认响应。
- (void)forwardInvocation:(NSInvocation *)anInvocation
{
if ([someOtherObject respondsToSelector:
[anInvocation selector]])
[anInvocation invokeWithTarget:someOtherObject];
else
}
[super forwardInvocation:anInvocation];

forwardInvocation可以做的事情很多,可以让所有消息响应一个方法,或者不响应,或者实现对象属性方法的懒加载(初始化一个复杂对象,很多属性会在调用的时候初始化)等等,这个方法只有调用一个不存在的方法才会执行。可以通过查看NSInvocation class reference来查看。
[img]http://dl2.iteye.com/upload/attachment/0102/4540/35fc7576-fb01-3045-b3a2-b10f969633df.png[/img]
if ( [aWarrior respondsToSelector:@selector(negotiate)] )
{
//the answer is NO, even though it can receive negotiate messages without error and respond to them, in a sense, by forwarding them to a Diplomat.
}

- (BOOL)respondsToSelector:(SEL)aSelector
{
if ( [super respondsToSelector:aSelector] )
return YES;
else {
/* Here, test whether the aSelector message can *
* be forwarded to another object and whether that *
* object can respond to it. Return YES if it can. */
}
return NO; }


声明变量:
@interface Lender : NSObject {
float alone;
}
@property float alone;
@end

获取变量list
id LenderClass = objc_getClass("Lender");
unsigned int outCount;
objc_property_t *properties = class_copyPropertyList(LenderClass, &outCount);
获取变量名称
const char *property_getName(objc_property_t property)
给定变量名称,获得其引用
objc_property_t class_getProperty(Class cls, const char *name)
objc_property_t protocol_getProperty(Protocol *proto, const char *name, BOOL
isRequiredProperty, BOOL isInstanceProperty)
获取变量name和值(值是encode过的)
const char *property_getAttributes(objc_property_t property)

打印所有的属性:
id LenderClass = objc_getClass("Lender");
unsigned int outCount, i;
objc_property_t *properties = class_copyPropertyList(LenderClass, &outCount);
for (i = 0; i < outCount; i++) {
objc_property_t property = properties[i];
fprintf(stdout, "%s %s\n", property_getName(property),
property_getAttributes(property));
}
需求响应动态冰蓄冷系统与需求响应策略的优化研究(Matlab代码实现)内容概要:本文围绕“需求响应动态冰蓄冷系统与需求响应策略的优化研究”展开,基于Matlab代码实现,重点探讨了冰蓄冷系统在电力需求响应背景下的动态建模与优化调度策略。研究结合实际电力负荷与电价信号,构建系统能耗模型,利用优化算法对冰蓄冷系统的运行策略进行求解,旨在降低用电成本、平衡电网负荷,并提升能源利用效率。文中还提及该研究为博士论文复现,涉及系统建模、优化算法应用与仿真验证等关键技术环节,配套提供了完整的Matlab代码资源。; 适合人群:具备一定电力系统、能源管理或优化算法基础,从事科研或工程应用的研究生、高校教师及企业研发人员,尤其适合开展需求响应、综合能源系统优化等相关课题研究的人员。; 使用场景及目标:①复现博士论文中的冰蓄冷系统需求响应优化模型;②学习Matlab在能源系统建模与优化中的具体实现方法;③掌握需求响应策略的设计思路与仿真验证流程,服务于科研项目、论文写作或实际工程方案设计。; 阅读建议:建议结合提供的Matlab代码逐模块分析,重点关注系统建模逻辑与优化算法的实现细节,按文档目录顺序系统学习,并尝试调整参数进行仿真对比,以深入理解不同需求响应策略的效果差异。
综合能源系统零碳优化调度研究(Matlab代码实现)内容概要:本文围绕“综合能源系统零碳优化调度研究”,提供了基于Matlab代码实现的完整解决方案,重点探讨了在高比例可再生能源接入背景下,如何通过优化调度实现零碳排放目标。文中涉及多种先进优化算法(如改进遗传算法、粒子群优化、ADMM等)在综合能源系统中的应用,涵盖风光场景生成、储能配置、需求响应、微电网协同调度等多个关键技术环节,并结合具体案例(如压缩空气储能、光热电站、P2G技术等)进行建模与仿真分析,展示了从问题建模、算法设计到结果验证的全流程实现过程。; 适合人群:具备一定电力系统、能源系统或优化理论基础,熟悉Matlab/Simulink编程,从事新能源、智能电网、综合能源系统等相关领域研究的研究生、科研人员及工程技术人员。; 使用场景及目标:①开展综合能源系统低碳/零碳调度的科研建模与算法开发;②复现高水平期刊(如SCI/EI)论文中的优化模型与仿真结果;③学习如何将智能优化算法(如遗传算法、灰狼优化、ADMM等)应用于实际能源系统调度问题;④掌握Matlab在能源系统仿真与优化中的典型应用方法。; 阅读建议:建议结合文中提供的Matlab代码与网盘资源,边学习理论模型边动手调试程序,重点关注不同优化算法在调度模型中的实现细节与参数设置,同时可扩展应用于自身研究课题中,提升科研效率与模型精度。
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