Class, SEL, IMP

最新推荐文章于 2025-09-12 17:31:31 发布

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文章标签：数据结构与算法 python 移动开发

原文链接：https://my.oschina.net/u/2486770/blog/704268

本文深入探讨Objective-C的运行时机制，包括Class、SEL、IMP的基本概念及其内部结构，方法调用过程，消息转发机制等核心知识点。

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###基本概念 Class, SEL, IMP，它们在objc/objc.h 中定义

typedef struct objc_class *Class;

typedef struct objc_object {

Class isa;

} *id;

typedef struct objc_selector *SEL;

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

###Class 的含义 Class 被定义为一个指向 objc_class的结构体指针，这个结构体表示每一个类的类结构

struct objc_class {

struct objc_class * isa;

struct objc_class * super_class;  /*父类*/

const char *name;                 /*类名字*/

long version;                   /*版本信息*/

long info;                        /*类信息*/

long instance_size;               /*实例大小*/

struct objc_ivar_list *ivars;     /*实例参数链表*/

struct objc_method_list **methodLists;  /*方法链表*/

struct objc_cache *cache;               /*方法缓存*/

struct objc_protocol_list *protocols;   /*协议链表*/

};

NSObject 的class 方法就返回这样一个指向其类结构的指针。每一个类实例对象的第一个实例变量是一个指向该对象的类结构的指针，叫做isa。

###方法的含义：注意这里所说的方法链表里面存储的是Method 类型的。图一中selector 就是指 Method的 SEL, address就是指Method的 IMP.

typedef struct objc_method *Method;

typedef struct objc_ method {

SEL method_name;

char *method_types;

IMP method_imp;

};

一个方法 Method，其包含一个方法选标 SEL – 表示该方法的名称，一个types – 表示该方法参数的类型，一个 IMP - 指向该方法的具体实现的函数指针。

###SEL 的含义：在前面我们看到方法选标 SEL 的定义为：

typedef struct objc_selector *SEL;

它是一个指向 objc_selector 指针，表示方法的名字。不同的类可以拥有相同的 selector，这个没有问题，因为不同类的实例对象performSelector相同的 selector 时，会在各自的消息选标(selector)/实现地址(address) 方法链表中根据 selector 去查找具体的方法实现IMP, 然后用这个方法实现去执行具体的实现代码。这是一个动态绑定的过程，在编译的时候，我们不知道最终会执行哪一些代码，只有在执行的时候，通过selector去查询，我们才能确定具体的执行代码。 ###IMP 的含义： ######IMP 的定义为： typedef id (*IMP)(id, SEL, ...);

######id 的定义：我们知道 id是一个指向 objc_object 结构体的指针，该结构体只有一个成员isa，所以任何继承自 NSObject 的类对象都可以用id 来指代，因为 NSObject 的第一个成员实例就是isa。

######IMP的含义： IMP 是一个函数指针，这个被指向的函数包含一个接收消息的对象id(self 指针), 调用方法的选标 SEL (方法名)，以及不定个数的方法参数，并返回一个id。也就是说 IMP 是消息最终调用的执行代码，是方法真正的实现代码。我们可以像在Ｃ语言里面一样使用这个函数指针。

###消息调用过程：

编译器会将消息转换为对消息函数 objc_msgSend的调用，该函数有两个主要的参数：消息接收者id 和消息对应的方法选标 SEL, 同时接收消息中的任意参数：

id objc_msgSend(id theReceiver, SELtheSelector, ...)

eg: [aBird fly];————> objc_msgSend(aBird, @selector(fly));

objc_msgSend 工作原理

1，它首先找到 SEL 对应的方法实现 IMP。因为不同的类对同一方法可能会有不同的实现，所以找到的方法实现依赖于消息接收者的类型。 2，然后将消息接收者对象(指向消息接收者对象的指针)以及方法中指定的参数传递给方法实现 IMP。 3，最后，将方法实现的返回值作为该函数的返回值返回。

####查找 IMP 的过程： 1，首先去该类的方法 cache中查找，如果找到了就返回它； 2，如果没有找到，就去该类的方法列表中查找。如果在该类的方法列表中找到了，则将 IMP返回，并将它加入cache中缓存起来。根据最近使用原则，这个方法再次调用的可能性很大，缓存起来可以节省下次调用再次查找的开销 3，如果在该类的方法列表中没找到对应的 IMP，在通过该类结构中的 super_class指针在其父类结构的方法列表中去查找，直到在某个父类的方法列表中找到对应的IMP，返回它，并加入cache中； 4，如果在自身以及所有父类的方法列表中都没有找到对应的 IMP，则看是不是可以进行动态方法决议（后面有专文讲述这个话题）； 5，如果动态方法决议没能解决问题，进入下面要讲的消息转发流程。

####消息转发：通常，给一个对象发送它不能处理的消息会得到出错提示，然而，Objective-C运行时系统在抛出错误之前，会给消息接收对象发送一条特别的消息forwardInvocation 来通知该对象，该消息的唯一参数是个NSInvocation类型的对象——该对象封装了原始的消息和消息的参数。每个对象都从NSObject类中继承了forwardInvocation:方法。然而，NSObject中的方法实现只是简单地调用了doesNotRecognizeSelector:。通过实现我们自己的forwardInvocation:方法，我们可以在该方法实现中将消息转发给其它对象。

- (void) forwardInvocation:(NSInvocation *)anInvocation

{ if ([someOtherObject respondsToSelector:[anInvocation selector]]) [anInvocation invokeWithTarget:someOtherObject]; else [super forwardInvocation:anInvocation];

}

转发消息后的返回值将返回给原来的消息发送者。您可以将返回任何类型的返回值，包括: id，结构体，浮点数等。 forwardInvocation:方法就像一个不能识别的消息的分发中心，将这些消息转发给不同接收对象。或者它也可以象一个运输站将所有的消息都发送给同一个接收对象。它可以将一个消息翻译成另外一个消息，或者简单的"吃掉“某些消息，因此没有响应也没有错误。forwardInvocation:方法也可以对不同的消息提供同样的响应，这一切都取决于方法的具体实现。该方法所提供是将不同的对象链接到消息链的能力。

注意： forwardInvocation:方法只有在消息接收对象中无法正常响应消息时才会被调用。所以，如果我们希望一个对象将 negotiate 消息转发给其它对象，则这个对象不能有negotiate 方法，也不能在动态方法决议过程中为之提供实现。否则，forwardInvocation:将不可能会被调用。

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