技术洞察：iOS底层Class对象的剖析——探寻Class的本质
2024-01-08 21:38:04
引言：揭开Class的神秘面纱
在iOS开发中，Class对象是应用程序的重要组成部分，它代表着对象的类型和行为。当我们创建一个新对象时，首先需要创建一个Class对象，然后通过Class对象来创建该类型的新实例。然而，对于Class对象的内部结构和工作原理，许多开发者可能知之甚少。本文将带您深入底层，探索Class对象的本质，揭开它的内存结构和工作原理，帮助您掌握更全面的编程知识。
一、Class对象的内存结构
Class对象在内存中是一个指向objc_class结构体的指针。因此我们可以说类对象或元类对象在内存中其实就是objc_class结构体。
struct objc_class {
Class isa;
Class superclass;
const char *name;
long version;
long info;
long instance_size;
struct objc_method_list **methodLists;
struct objc_cache *cache;
struct objc_protocol_list *protocols;
const char **ivars;
const char **properties;
Class *protocols;
};
1. isa指针： 每个Class对象都有一个isa指针，指向该类的元类对象。元类对象也是一个Class对象，它了该类的结构和行为。
2. superclass指针： 每个Class对象都有一个superclass指针，指向其父类的Class对象。父类是该类的基类，提供了该类继承的属性和方法。
3. name： 每个Class对象都有一个name属性，存储该类的名称。
4. version： 每个Class对象都有一个version属性，存储该类的版本号。
5. info： 每个Class对象都有一个info属性，存储该类的信息标志。
6. instance_size： 每个Class对象都有一个instance_size属性，存储该类的实例大小。
7. methodLists： 每个Class对象都有一个methodLists属性，存储该类的方法列表。方法列表是一个指向objc_method_list结构体的指针数组，每个objc_method_list结构体存储了该类的一个方法列表。
8. cache： 每个Class对象都有一个cache属性，存储该类的缓存。缓存是一个指向objc_cache结构体的指针，存储了该类的一些信息，例如方法的实现、属性的偏移量等。
9. protocols： 每个Class对象都有一个protocols属性，存储该类遵循的协议列表。协议列表是一个指向objc_protocol_list结构体的指针，每个objc_protocol_list结构体存储了该类遵循的一个协议列表。
10. ivars： 每个Class对象都有一个ivars属性，存储该类的实例变量列表。实例变量列表是一个指向const char *的指针数组，每个const char *指向该类的的一个实例变量的名称。
11. properties： 每个Class对象都有一个properties属性，存储该类的属性列表。属性列表是一个指向const char *的指针数组，每个const char *指向该类的的一个属性的名称。
12. protocols： 每个Class对象都有一个protocols属性，存储该类遵循的协议列表。协议列表是一个指向Class *的指针数组，每个Class *指向该类遵循的一个协议的Class对象。
二、Class对象的创建与销毁
Class对象在应用程序启动时被创建，并在应用程序退出时被销毁。Class对象的创建和销毁是由Objective-C运行时系统管理的。
1. Class对象的创建：
当我们创建一个新对象时，首先需要创建一个Class对象，然后通过Class对象来创建该类型的新实例。Class对象的创建过程如下：
- 首先，Objective-C运行时系统会查找该类的元类对象。如果元类对象不存在，则创建一个新的元类对象。
- 然后，Objective-C运行时系统会创建一个新的Class对象，并将其指向该类的元类对象。
- 最后，Objective-C运行时系统会将该Class对象返回给应用程序。
2. Class对象的销毁：
当一个Class对象不再被使用时，它会被销毁。Class对象的销毁过程如下：
- 首先，Objective-C运行时系统会检查该Class对象是否还有实例。如果还有实例，则不会销毁该Class对象。
- 然后，Objective-C运行时系统会检查该Class对象是否还有遵循的协议。如果还有遵循的协议，则不会销毁该Class对象。
- 最后，Objective-C运行时系统会销毁该Class对象。
三、Class对象与消息机制
Class对象在Objective-C的消息机制中起着重要的作用。当我们向一个对象发送消息时，Objective-C运行时系统会根据该对象的Class对象来找到该消息对应的实现方法。
1. 消息发送过程：
当我们向一个对象发送消息时，Objective-C运行时系统会执行以下步骤：
- 首先，Objective-C运行时系统会根据该对象的Class对象找到该消息对应的实现方法。
- 然后，Objective-C运行时系统会将该消息及其参数传递给该实现方法。
- 最后，Objective-C运行时系统会执行该实现方法，并将结果返回给应用程序。
2. 消息转发机制：
如果一个对象没有实现某个消息，则Objective-C运行时系统会调用该对象的消息转发机制。消息转发机制允许对象将消息转发给其他对象来处理。
结语：深入理解Class对象的本质
通过本文的学习，您已经深入理解了Class对象的本质，揭开了它的内存结构和工作原理。掌握了这些知识，您将能够更深入地理解iOS底层语法，编写出更加健壮、高效的代码。
