深入剖析 Objective-C 类结构的 Cache 奥秘

OC类结构之Cache结构解析

前言：

在前几篇文章中，我们深入探讨了OC类的结构，包括isa、superClass、bits等重要成员变量。而本文将聚焦于类结构中剩下的部分——cache。它是一个至关重要的数据结构，在Objective-C运行时环境中扮演着不可或缺的角色。

1. Cache结构概述

cache是一个结构体，位于类结构的尾部。它是一个可选成员，用于缓存某些常量信息，以提高性能。如果类中不使用这些常量信息，则cache将被省略。

struct cache_t {
    // vtable 相关信息
    uintptr_t *vtable;
    uint32_t cache_size; // cache 大小（字节数）
    uint32_t vtable_size; // vtable 大小（项数）
    // categories 相关信息
    uintptr_t *category_list;
    uint32_t category_count; // categories 数量
};

2. Vtable相关信息

cache结构中的第一个字段是vtable，它是一个指向虚拟方法表的指针。虚拟方法表是一个数组，其中存储了类中所有方法的实现地址。通过使用vtable，可以快速查找和调用相应的方法。

cache_size字段存储cache的大小，以字节为单位。vtable_size字段则存储vtable的大小，以项数为单位。这些信息用于优化内存访问，并确保在运行时快速找到所需的方法。

3. Categories相关信息

category是Objective-C中的一种特性，允许在不修改原始类的情况下为类添加新的方法和属性。cache结构包含了有关类中category的信息。

category_list字段是一个指向category列表的指针。每个category都包含了一个指向类的新方法表的指针。category_count字段存储了类中category的数量。

4. Cache优化

cache结构通过以下方式优化了Objective-C运行时的性能：

• 缓存常量信息，避免在运行时重复计算。
• 通过vtable快速查找和调用方法。
• 通过category列表高效管理category信息。

5. 结论

cache结构是Objective-C类结构中一个重要的组成部分。它通过缓存常量信息、优化方法调用和管理category，显著提高了Objective-C运行时的效率。了解cache结构对于深入理解Objective-C内存管理和运行时环境至关重要。

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