(轉)Objective-C Runtime 運行時之六：拾遺

前面幾篇基本介紹了runtime中的大部分功能，包括對類與對象、成員變量與屬性、方法與消息、分類與協議的處理。runtime大部分的功能都是圍繞這幾點來實現的。

本章的內容并不算重點，主要針對前文中對Objective-C Runtime Reference內容遺漏的地方做些補充。當然這并不能包含所有的內容。runtime還有許多內容，需要讀者去研究發現。

super

在Objective-C中，如果我們需要在類的方法中調用父類的方法時，通常都會用到super，如下所示：

@interface MyViewController: UIViewController
@end
@implementation MyViewController
- (void)viewDidLoad {
    [super viewDidLoad];
    // do something
    ...
}
@end

如何使用super我們都知道。現在的問題是，它是如何工作的呢？

首先我們需要知道的是super與self不同。self是類的一個隱藏參數，每個方法的實現的第一個參數即為self。而super并不是隱藏參數，它實際上只是一個”編譯器標示符”，它負責告訴編譯器，當調用viewDidLoad方法時，去調用父類的方法，而不是本類中的方法。而它實際上與self指向的是相同的消息接收者。為了理解這一點，我們先來看看super的定義：

struct objc_super { id receiver; Class superClass; };

這個結構體有兩個成員：

  1. receiver：即消息的實際接收者
  2. superClass：指針當前類的父類
    當我們使用super來接收消息時，編譯器會生成一個objc_super結構體。就上面的例子而言，這個結構體的receiver就是MyViewController對象，與self相同；superClass指向MyViewController的父類UIViewController。

接下來，發送消息時，不是調用objc_msgSend函數，而是調用objc_msgSendSuper函數，其聲明如下：

id objc_msgSendSuper ( struct objc_super *super, SEL op, ... );

該函數第一個參數即為前面生成的objc_super結構體，第二個參數是方法的selector。該函數實際的操作是：從objc_super結構體指向的superClass的方法列表開始查找viewDidLoad的selector，找到后以objc->receiver去調用這個selector，而此時的操作流程就是如下方式了

objc_msgSend(objc_super->receiver, @selector(viewDidLoad))

由于objc_super->receiver就是self本身，所以該方法實際與下面這個調用是相同的：

objc_msgSend(self, @selector(viewDidLoad))

為了便于理解，我們看以下實例：

@interface MyClass : NSObject
@end
@implementation MyClass
- (void)test {
    NSLog(@"self class: %@", self.class);
    NSLog(@"super class: %@", super.class);
}
@end

調用MyClass的test方法后，其輸出是：

2014-11-08 15:55:03.256 [824:209297] self class: MyClass
2014-11-08 15:55:03.256 [824:209297] super class: MyClass

從上例中可以看到，兩者的輸出都是MyClass。大家可以自行用上面介紹的內容來梳理一下。

庫相關操作

庫相關的操作主要是用于獲取由系統提供的庫相關的信息，主要包含以下函數：

// 獲取所有加載的Objective-C框架和動態庫的名稱
const char ** objc_copyImageNames ( unsigned int *outCount );
// 獲取指定類所在動態庫
const char * class_getImageName ( Class cls );
// 獲取指定庫或框架中所有類的類名
const char ** objc_copyClassNamesForImage ( const char *image, unsigned int *outCount );

通過這幾個函數，我們可以了解到某個類所有的庫，以及某個庫中包含哪些類。如下代碼所示：

NSLog(@"獲取指定類所在動態庫");
NSLog(@"UIView's Framework: %s", class_getImageName(NSClassFromString(@"UIView")));
NSLog(@"獲取指定庫或框架中所有類的類名");
const char ** classes = objc_copyClassNamesForImage(class_getImageName(NSClassFromString(@"UIView")), &outCount);
for (int i = 0; i < outCount; i++) {
    NSLog(@"class name: %s", classes[i]);
}

其輸出結果如下：

2014-11-08 12:57:32.689 [747:184013] 獲取指定類所在動態庫
2014-11-08 12:57:32.690 [747:184013] UIView's Framework: /System/Library/Frameworks/UIKit.framework/UIKit
2014-11-08 12:57:32.690 [747:184013] 獲取指定庫或框架中所有類的類名
2014-11-08 12:57:32.691 [747:184013] class name: UIKeyboardPredictiveSettings
2014-11-08 12:57:32.691 [747:184013] class name: _UIPickerViewTopFrame
2014-11-08 12:57:32.691 [747:184013] class name: _UIOnePartImageView
2014-11-08 12:57:32.692 [747:184013] class name: _UIPickerViewSelectionBar
2014-11-08 12:57:32.692 [747:184013] class name: _UIPickerWheelView
2014-11-08 12:57:32.692 [747:184013] class name: _UIPickerViewTestParameters
......

塊操作

我們都知道block給我們帶到極大的方便，蘋果也不斷提供一些使用block的新的API。同時，蘋果在runtime中也提供了一些函數來支持針對block的操作，這些函數包括：

// 創建一個指針函數的指針，該函數調用時會調用特定的block
IMP imp_implementationWithBlock ( id block );
// 返回與IMP(使用imp_implementationWithBlock創建的)相關的block
id imp_getBlock ( IMP anImp );
// 解除block與IMP(使用imp_implementationWithBlock創建的)的關聯關系，并釋放block的拷貝
BOOL imp_removeBlock ( IMP anImp );
  • imp_implementationWithBlock函數：參數block的簽名必須是method_return_type ^(id self, method_args …)形式的。

該方法能讓我們使用block作為IMP。如下代碼所示：

@interface MyRuntimeBlock : NSObject
@end    
@implementation MyRuntimeBlock
@end
// 測試代碼
IMP imp = imp_implementationWithBlock(^(id obj, NSString *str) {
    NSLog(@"%@", str);
});
class_addMethod(MyRuntimeBlock.class, @selector(testBlock:), imp, "v@:@");
MyRuntimeBlock *runtime = [[MyRuntimeBlock alloc] init];
[runtime performSelector:@selector(testBlock:) withObject:@"hello world!"];

輸出結果是

2014-11-09 14:03:19.779 [1172:395446] hello world!

弱引用操作

// 加載弱引用指針引用的對象并返回
id objc_loadWeak ( id *location );
// 存儲__weak變量的新值
id objc_storeWeak ( id *location, id obj );
  • objc_loadWeak函數：該函數加載一個弱指針引用的對象，并在對其做retain和autoreleasing操作后返回它。這樣，對象就可以在調用者使用它時保持足夠長的生命周期。該函數典型的用法是在任何有使用__weak變量的表達式中使用。

● objc_storeWeak函數：該函數的典型用法是用于__weak變量做為賦值對象時。

這兩個函數的具體實施在此不舉例，有興趣的小伙伴可以參考《Objective-C高級編程：iOS與OS X多線程和內存管理》中對__weak實現的介紹。

宏定義

在runtime中，還定義了一些宏定義供我們使用，有些值我們會經常用到，如表示BOOL值的YES/NO；而有些值不常用，如OBJC_ROOT_CLASS。在此我們做一個簡單的介紹。

布爾值
#define YES  (BOOL)1
#define NO   (BOOL)0

這兩個宏定義定義了表示布爾值的常量，需要注意的是YES的值是1，而不是非0值。

空值
#define nil  __DARWIN_NULL
#define Nil  __DARWIN_NULL

其中nil用于空的實例對象，而Nil用于空類對象。

分發函數原型
#define OBJC_OLD_DISPATCH_PROTOTYPES  1

該宏指明分發函數是否必須轉換為合適的函數指針類型。當值為0時，必須進行轉換

Objective-C根類
#define OBJC_ROOT_CLASS

如果我們定義了一個Objective-C根類，則編譯器會報錯，指明我們定義的類沒有指定一個基類。這種情況下，我們就可以使用這個宏定義來避過這個編譯錯誤。該宏在iOS 7.0后可用。

其實在NSObject的聲明中，我們就可以看到這個宏的身影，如下所示：

__OSX_AVAILABLE_STARTING(__MAC_10_0, __IPHONE_2_0)
OBJC_ROOT_CLASS
OBJC_EXPORT
@interface NSObject <NSObject> {
    Class isa  OBJC_ISA_AVAILABILITY;
}

我們可以參考這種方式來定義我們自己的根類。

局部變量存儲時長
#define NS_VALID_UNTIL_END_OF_SCOPE

該宏表明存儲在某些局部變量中的值在優化時不應該被編譯器強制釋放。

我們將局部變量標記為id類型或者是指向ObjC對象類型的指針，以便存儲在這些局部變量中的值在優化時不會被編譯器強制釋放。相反，這些值會在變量再次被賦值之前或者局部變量的作用域結束之前都會被保存。

關聯對象行為
enum {
    OBJC_ASSOCIATION_ASSIGN  = 0,
    OBJC_ASSOCIATION_RETAIN_NONATOMIC  = 1,
    OBJC_ASSOCIATION_COPY_NONATOMIC  = 3,
    OBJC_ASSOCIATION_RETAIN  = 01401,
    OBJC_ASSOCIATION_COPY  = 01403
};

這幾個值在前面已介紹過，在此不再重復。

總結

至此，本系列對runtime的整理已完結。當然這只是對runtime的一些基礎知識的歸納，力圖起個拋磚引玉的作用。還有許多關于runtime有意思東西還需要讀者自己去探索發現。

參考

  1. Objective-C Runtime Reference
  2. iOS:Objective-C中Self和Super詳解
  3. Objective-C的動態特性
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