Runtime庫主要做下面幾件事：

• 封裝：在這個(gè)庫中，對(duì)象可以用C語言中的結(jié)構(gòu)體表示，而方法可以用C函數(shù)來實(shí)現(xiàn)，另外再加上了一些額外的特性。這些結(jié)構(gòu)體和函數(shù)被runtime函數(shù)封裝后，我們就可以在程序運(yùn)行時(shí)創(chuàng)建，檢查，修改類、對(duì)象和它們的方法了。
• 找出方法的最終執(zhí)行代碼：當(dāng)程序執(zhí)行[object doSomething]時(shí)，會(huì)向消息接收者(object)發(fā)送一條消息(doSomething)，runtime會(huì)根據(jù)消息接收者是否能響應(yīng)該消息而做出不同的反應(yīng)。

類與對(duì)象

Objective-C是對(duì)C的進(jìn)一步封裝，讓C有了面對(duì)對(duì)象的能力，為什么這么說呢，我們可以看一下下面的這個(gè)例子：

Person *per = [[Person alloc] init];

這是一個(gè)很簡(jiǎn)單的獲取實(shí)例化對(duì)象的方法。
那么這個(gè)語句在經(jīng)過編譯后會(huì)變成什么樣呢，想看的話我們可以這樣做：

• 打開Xcode，創(chuàng)建一個(gè)命令行文件。

• 創(chuàng)建一個(gè).m 文件，在里邊定義我們想要的類， 內(nèi)容如下所示：

#import <Foundation/Foundation.h>

@interface Person : NSObject

@property (nonatomic, assign) NSInteger age;

@end

@implementation Person

@end

int main(int argc, const char * argv[]) {
    @autoreleasepool {
        Person *p = [[Person alloc] init];
        p.age = 18;
        NSLog(@"%ld", p.age);
    }
    return 0;
}

• 打開命令行，編譯main.m為.cpp文件，打開文件可以看到main函數(shù)中的實(shí)現(xiàn)如下：

int main(int argc, const char * argv[]) {
    /* @autoreleasepool */ 
    { 
        __AtAutoreleasePool __autoreleasepool; 
        Person *p = ((Person *(*)(id, SEL))(void *)objc_msgSend)((id)((Person *(*)(id, SEL))(void *)objc_msgSend)((id)objc_getClass("Person"), sel_registerName("alloc")), sel_registerName("init"));
        ((void (*)(id, SEL, NSInteger))(void *)objc_msgSend)((id)p, sel_registerName("setAge:"), (NSInteger)18);
        NSLog((NSString *)&__NSConstantStringImpl__var_folders_dd_c58dp2w556l44jqlhxdgthdh0000gn_T_main_449954_mi_0, ((NSInteger (*)(id, SEL))(void *)objc_msgSend)((id)p, sel_registerName("age")));
    }
    return 0;
}

在以上函數(shù)中，采用了消息發(fā)送機(jī)制，可以看到，OC在這里也脫去了它面向?qū)ο蟮耐庖?，顯露除了些許本質(zhì)。
以實(shí)例化對(duì)象p的初始化過程為例，簡(jiǎn)要分析一下其實(shí)現(xiàn)過程：
首先，在原文件中的

Person *p = [[Person alloc]init];

先后調(diào)用了兩個(gè)方法，也即發(fā)送了兩個(gè)消息， 對(duì)應(yīng)的，編譯后文件就是實(shí)現(xiàn)這一過程。

Person *(*)(id, SEL)(void *)objc_msgSend((id)objc_getClass("Person"), sel_registerName("alloc"));

這一方法對(duì)應(yīng)的就是Person調(diào)用的alloc方法，objc_msgSend函數(shù)發(fā)送alloc消息（需要強(qiáng)轉(zhuǎn)），它將會(huì)返回一個(gè)結(jié)構(gòu)體（Person的實(shí)例化對(duì)象）。同理，返回的對(duì)象在執(zhí)行初始化方法init時(shí)，需要再次發(fā)送消息，也就有了在.cpp文件中我們看到的樣子：

Person *p = ((Person *(*)(id, SEL))(void *)objc_msgSend)((id)((Person *(*)(id, SEL))(void *)objc_msgSend)((id)objc_getClass("Person"), sel_registerName("alloc")), sel_registerName("init"));

*注：在.m中如果也想如此實(shí)現(xiàn)，需要引用<objc/runtime.h>和<objc/message.h>

數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)

Class

Objective-C類是由Class類型來表示的，它實(shí)際上是一個(gè)指向objc_class結(jié)構(gòu)體的指針。
查看objc/runtime.h中objc_class結(jié)構(gòu)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;  // 類的版本信息，默認(rèn)為0

    long info                               OBJC2_UNAVAILABLE;  // 類信息，供運(yùn)行期使用的一些位標(biāo)識(shí)

    long instance_size                      OBJC2_UNAVAILABLE;  // 該類的實(shí)例變量大小

    struct objc_ivar_list *ivars            OBJC2_UNAVAILABLE;  // 該類的成員變量鏈表

    struct objc_method_list **methodLists   OBJC2_UNAVAILABLE;  // 方法定義的鏈表

    struct objc_cache *cache                OBJC2_UNAVAILABLE;  // 方法緩存

    struct objc_protocol_list *protocols    OBJC2_UNAVAILABLE;  // 協(xié)議鏈表

#endif



} OBJC2_UNAVAILABLE;

MetaClass

在objc_class的結(jié)構(gòu)體中有isa這么一個(gè)字段，在Objective-C中，所有的類自身也是一個(gè)對(duì)象，這個(gè)對(duì)象的Class里面也有一個(gè)isa指針，它指向metaClass(元類)。
當(dāng)我們向一個(gè)對(duì)象發(fā)送消息時(shí)，runtime會(huì)在這個(gè)對(duì)象所屬的這個(gè)類的方法列表中查找方法；而向一個(gè)類發(fā)送消息時(shí)，會(huì)在這個(gè)類的meta-class的方法列表中查找。
meta-class之所以重要，是因?yàn)樗鎯?chǔ)著一個(gè)類的所有類方法。每個(gè)類都會(huì)有一個(gè)單獨(dú)的meta-class，因?yàn)槊總€(gè)類的類方法基本不可能完全相同。
再深入一下，meta-class也是一個(gè)類，也可以向它發(fā)送一個(gè)消息，那么它的isa又是指向什么呢？為了不讓這種結(jié)構(gòu)無限延伸下去，Objective-C的設(shè)計(jì)者讓所有的meta-class的isa指向基類的meta-class，以此作為它們的所屬類。即，任何NSObject繼承體系下的meta-class都使用NSObject的meta-class作為自己的所屬類，而基類的meta-class的isa指針是指向它自己。這樣就形成了一個(gè)完美的閉環(huán)。
通過上面的描述，再加上對(duì)objc_class結(jié)構(gòu)體中super_class指針的分析，我們就可以描繪出類及相應(yīng)meta-class類的一個(gè)繼承體系了，如下圖所示：

繼承關(guān)系Class與Meta

類與對(duì)象的操作函數(shù)

見Objective-C Runtime 運(yùn)行時(shí)之一：類與對(duì)象