OC 类原理——从 Class_rw_t、Class_ro_t、Class_rw_ext_t 说起

OC 类的底层数据结构剖析

简介

在 Objective-C（OC）中，类是编程的基本构建块。每个类都包含有关其属性、方法和其他特性的信息，这些信息存储在称为数据结构的复杂集合中。深入了解这些数据结构对于理解 OC 类的内部工作原理至关重要。

Class_rw_t、Class_ro_t 和 Class_rw_ext_t

OC 类有三种主要的数据结构：Class_rw_t、Class_ro_t 和 Class_rw_ext_t。

• Class_rw_t： 可读写的类结构，用于存储类的元数据，如方法、属性和协议。它是类的可变部分，可以随时修改。
• Class_ro_t： 只读的类结构，是对 Class_rw_t 的不可变副本。它用于优化类的查找和调用。
• Class_rw_ext_t： 可读写的类扩展结构，用于存储类的扩展信息，如分类和属性。它允许动态扩展类的功能，而无需修改原始的 Class_rw_t。

Class_rw_t

Class_rw_t 是 OC 类数据结构的中心部分。它包含以下主要成员：

• isa： 指向父类的指针，形成类的继承链。
• superclass： 父类的 Class_rw_t 指针。
• name： 类的名称。
• instanceSize： 类实例的大小。
• ivarList： 实例变量列表。
• methodList： 方法列表。
• protocolList： 协议列表。

实例方法的实现

OC 的实例方法是在运行时动态绑定的。当调用一个实例方法时，OC 会检查接收者对象的 isa 指针，它指向该对象的类。然后，它会在该类的 Class_rw_t 中查找方法的实现。如果找不到，它会继续向上搜索继承链，直到找到该方法的实现或到达根类。

代码示例

// Class_rw_t 的声明
struct Class_rw_t {
    isa_t isa;
    Class_rw_t *superclass;
    const char *name;
    long instanceSize;
    ivar_list_t *ivarList;
    method_list_t *methodList;
    protocol_list_t *protocolList;
};

// 创建一个新的类
Class MyClass = objc_allocateClassPair(objc_getClass("NSObject"), "MyClass", 0);

结论

Class_rw_t、Class_ro_t 和 Class_rw_ext_t 是 OC 类数据结构的关键组件。它们共同提供了类的元数据、扩展信息和只读副本。理解这些结构对于掌握 OC 类的底层实现至关重要。

常见问题解答

1. Class_rw_t 和 Class_ro_t 有什么区别？
   Class_rw_t 是可读写的类结构，而 Class_ro_t 是它的不可变副本，用于优化查找和调用。
2. Class_rw_ext_t 用于什么？
   Class_rw_ext_t 用于存储类的扩展信息，如分类和属性，从而动态扩展类的功能。
3. 实例方法是如何绑定的？
   实例方法是在运行时动态绑定的，通过检查接收者对象的 isa 指针并向上搜索继承链来查找方法的实现。
4. Class_rw_t 中的 isa 指针有什么用？
   isa 指针指向类的父类，形成类的继承链。
5. OC 中的 isa 指针和 C++ 中的 vtable 有什么区别？
   isa 指针在 OC 中扮演着类似于 C++ 中 vtable 的角色，它指向一个结构，该结构包含指向类方法实现的指针。