NSObject的幕后工作

本文深入探讨了Objective-C中消息传递机制的工作原理,包括编译器如何为对象添加实例变量isa,类方法如何被转换为C语言函数,以及运行时如何通过isa变量查找并执行相应方法。

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我想,不管你是纯粹的控制台程序,还是花里胡哨的UI应用,最终都要按照苹果编译器的准则去编译,都要按照苹果运行时的准则去执行。

程序有所动作的标志是,向类或者其实例对象发送消息。更有甚者,对于一个指向派生类对像的基类指针,可能在不同时刻指向了不同的派生类对象;这些派生类中也许都定义了相同方法名的方法。这时候,这个通用指针会知道要执行哪个类的方法吗?

答案是,OBJC的消息机制帮你实现。

前提:
1、所有object-c对象都知道其所属类。因为在编译的时候,编译器为每个对象添加了一个实例变量isa。这个指针变量的类型是类对象struct结构,这个结构包含了类的所有信息。注意啊,编译器只是添加了一个指针变量,并没有赋值,其赋值是在运行时做的。
2、编译阶段,对类中定义的方法进行转换,转换成C语言函数了。编译器会在C语言函数参数开始添加两个额外的参数:self、_cmd。self是指向消息接收者的指针;_cmd是消息对应的方法选择器。
3、在运行开始时,runtime中的c函数会为每个NSObject类创建类对象(其实是个结构)。前面说过,这个结构包含了类的所有信息,自然要包含类中定义的方法了,以列表存放。列表中的每条记录,对应类中的一个方法,有“选择器”字段,有“函数指针”字段。好了,这样就可以通过选择器找到要执行的函数了。

机制:
Shape *shape = [[Shape alloc]init];
[shape drawWithRect:rect];

当编译器遇到上面的消息表达式时,使用runtime中的objc_msgSend函数替代:
objc_msgSend(shape,@selector(drawWithRect:), rect);
运行时执行objc_msgSend函数调用
1、objc_msgSend查找shape的isa变量,通过该指针找到其对应类对象
2、objc_msgSend查看类对象的缓存,是否能快速找到函数指针
3、如果函数指针没在缓存中,查看类对象的方法列表,查找函数指针。
4、找到后,运行该函数


类对象结构中,包含指向其父类的类对象的指针。当在自身类对象中没找到函数指针时,到父类的类对象中再次查找,直到找到或没有报错。

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