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深入剖析 OC 类的底层结构：objc_class 与类操作的揭秘
IOS
2024-01-23 05:43:03
Objective-C 类的底层奥秘：揭开 objc_class 的面纱
什么是 Objective-C 类？
Objective-C 是一门强大的面向对象编程语言，它将类作为其核心概念。类是表示现实世界实体或概念的蓝图。它们定义了对象的属性和行为，从而使程序员可以组织和管理复杂系统。
objc_class 结构
每个 Objective-C 类在底层都由一个称为 objc_class 的结构表示。objc_class 结构包含了类的元信息，包括：
- isa 指针： 指向类的元类的指针。元类负责管理类本身的信息。
- 其他成员变量： 类的名称、实例大小、方法列表、属性列表等。
缓存与位掩码
为了提升效率，Objective-C 使用了缓存和位掩码机制来优化类操作：
- 缓存： objc_class 结构中有一个缓存指针，指向一个称为 "class_rw_t" 的结构。该结构包含了类的实例变量列表和方法实现等经常访问的信息，从而减少了对 objc_class 结构的直接访问。
- 位掩码： objc_class 结构还包含一些位掩码，用于标记类的属性，例如是否为元类、协议或抽象类。这些位掩码可以快速高效地获取类的信息，避免了耗时的字符串比较或其他操作。
类操作
理解了 objc_class 结构后，我们来看看类操作是如何在底层实现的：
- 类创建： 创建一个类时，Objective-C 运行时会创建一个新的 objc_class 结构并填充其元信息。同时也会创建一个元类，指向新创建的类。
- 方法调用： 调用一个方法时，编译器会将方法选择器与类的方法列表进行匹配。如果找到匹配的方法，则执行该方法。如果没有找到，则会逐级向父类和父类的元类查找，直到找到匹配的方法或到达根类。
- 属性访问： 属性在底层是由一对 getter 和 setter 方法实现的。访问一个属性时，编译器会自动生成调用 getter 或 setter 方法的代码。
- 类比较： 比较两个类时，Objective-C 运行时会比较它们的 isa 指针。如果两个类的 isa 指针相同，则它们是同一个类。
代码示例
// 创建一个新的类
Class MyClass = objc_allocateClassPair(objc_getClass("NSObject"), "MyClass", 0);
// 添加属性和方法
objc_property_t property = objc_property_create("name", "NSString", 0, 0, &NSASCIIStringEncoding);
objc_class_addProperty(MyClass, "name", property);
objc_method_t method = class_getInstanceMethod(MyClass, @selector(sayHello));
objc_registerClassPair(MyClass);
// 创建一个类的实例
id myInstance = [[MyClass alloc] init];
// 访问属性
NSLog(@"%@", [myInstance name]);
// 调用方法
[myInstance sayHello];
结论
深入理解 objc_class 结构以及 Objective-C 类操作的底层机制，对掌握 Objective-C 编程至关重要。通过充分理解这些底层概念，程序员可以编写出更高效、更健壮的 Objective-C 代码。
常见问题解答
-
objc_class 结构中的 isa 指针指向什么？
- isa 指针指向类的元类，该元类负责管理类本身的信息。
-
缓存机制是如何提高效率的？
- 缓存机制减少了直接访问 objc_class 结构的次数，从而提升了类操作的性能。
-
位掩码是如何帮助获取类信息的？
- 位掩码可以快速高效地获取类的属性信息，避免了昂贵的字符串比较或其他复杂操作。
-
在 Objective-C 中比较两个类时，我们比较什么？
- 比较两个类时，我们比较它们的 isa 指针。如果两个类的 isa 指针相同，则它们是同一个类。
-
了解底层结构对 Objective-C 编程有什么好处？
- 了解底层结构可以帮助程序员编写出更有效率、更健壮的 Objective-C 代码。
