揭秘 Objective-C 类对象内存结构的演进与奥秘

在 Objective-C 中，类对象 是一种特殊的数据结构，它存储有关特定类及其方法的信息。理解类对象的内部结构对于理解 Objective-C 内存管理和运行时的工作原理至关重要。

早期版本中的结构

在 Objective-C 2.0 及更早版本中，类对象有一个相对简单的结构：

struct objc_class {
    Class isa;
    Class superclass;
    const char *name;
    long version;
    long info;
    MethodList *methods;
    IvarList *ivars;
    ClassList *protocols;
    const char **className;
};

• isa：指向类对象的元类，元类是类对象的类。
• superclass：指向父类的类对象。
• name：类的名称。
• version：类的版本号。
• info：有关类的附加信息。
• methods：该类方法列表的指针。
• ivars：该类实例变量列表的指针。
• protocols：该类实现的协议列表的指针。
• className：指向类名称的常量字符串的指针。

Objective-C 2.0 中的变化

在 Objective-C 2.0 中，类对象结构进行了重大更改。主要是为了提高内存效率和减少碎片化。新的结构如下：

struct objc_class {
    Class isa;
    Class superclass;
    cache_t cache;
    const char *name;
    long version;
    long info;
    MethodList *methods;
    IvarList *ivars;
    ClassList *protocols;
    const char **className;
};

• cache：这是一个新添加的字段，用于存储指向类方法和实例变量的指针缓存。这提高了方法和变量查找的性能。

与 C++ 的比较

值得注意的是，struct objc_class与 C++ 中的结构体有相似之处。两者都是数据结构，可以存储有关类型的相关信息。然而，C++ 结构体通常不存储指向方法或变量的指针，而 Objective-C 类对象存储这些指针以支持动态方法分派。

总结

类对象的结构是 Objective-C 语言运行时的基石。通过了解类对象的内部结构，我们可以更好地理解内存管理、消息发送和其他基本概念是如何工作的。随着 Objective-C 的发展，类对象的结构也不断演变以提高性能和效率。