OC消息機制解析

消息機制是OC Runtime的一個重要機制

OC中的對象在調用方法時,如[myObj testMethod:arg],在編譯階段,編譯器并不清楚方法testMethod:在哪里,方法調用實際是在運行時才向myObj發送消息。編譯器將代碼轉為objc_msgSend(myObj, @selector(testMethod:), arg), 在objc_msgSend函數中,通過myObj找到testMethod:函數的地址,調用函數,若無法找到,則拋出異常。

如何通過對象找到調用函數的地址?

@selector(testMethod:)會返回一個SEL變量,該變量以char *的形式將方法對應成一個唯一的值,這個值會以key-value的形式標識對應的函數地址

NSObject的成員屬性中有一個指向對象的類的指針isa,如下:

由于NSObject是所有類的根類,那么任何類的實例都會有一個指向實例的類的isa指針,類在c中是以struct的形式存在,可以在<objc/runtime.h>中找到objc_class:

objc_class中包含了

isa: 類的isa指向它的metaclass

super_class:指向類的超類

name: 類名

version: 類的版本信息,初始化默認為0,可以通過runtime函數class_setVersion和class_getVersion進行修改、讀取

info: 一些標識信息,如CLS_CLASS (0x1L) 表示該類為普通 class ,其中包含對象方法和成員變量;CLS_META (0x2L) 表示該類為metaclass,其中包含類方法

instance_size: 該類的實例變量大小(包括從父類繼承下來的實例變量)

ivars: 用于存儲每個成員變量的地址

methodLists: 與 info 的一些標志位有關,如CLS_CLASS (0x1L),則存儲對象方法,如CLS_META (0x2L),則存儲類方法

cache: 指向最近使用的方法的指針,用于提升效率

protocols: 存儲該類遵守的協議

在程序運行時會給每個類的結構體分配一塊空間,對象的isa指向的就是這塊空間,所以當發送調用方法的消息后,runtime庫會通過對象的isa找到類的結構體,然后通過SEL查找函數,先去objc_class的cache中查找,若不能找到,再去methodList中查找,若還不能找到,再去superClass中查找,找到后會將method放到對應objc_class的cache中,方便下次查找。

如果代碼調用的是類方法,比如[NSString string],那么objc_msgSend的第一個參數會傳入該類的objc_class,然后通過它所指向的meta class去查找類方法。meta class用來存儲類方法,類的元類會繼承于類的超類的元類,類的元類的元類就是類的根類的元類,根類的superClass為null,根類的元類的isa指向它自己。如下圖:

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