OC对象底层实现探索

2023-09-26 05:03:54

Objective-C是一种面向对象的编程语言，以其易用性、高效性以及广泛的应用而闻名于世。在Objective-C中，对象是程序的基本组成单位，了解OC对象的底层实现对于深入掌握Objective-C语言至关重要。

一、OC对象内存管理

在Objective-C中，对象在内存中以结构体的形式存储。每个OC对象都包含了以下几个部分：

isa指针： 指向对象所属的类对象指针。
属性： 对象的成员变量。
方法表： 指向对象方法实现的指针数组。

OC对象在内存中的布局

+----------+
| isa      |
+----------+
| property1 |
+----------+
| property2 |
+----------+
| ...      |
+----------+
| method1  |
+----------+
| method2  |
+----------+
| ...      |
+----------+

二、OC对象消息机制

OC对象之间通过消息传递进行通信。消息传递过程主要分为以下几个步骤：

消息发送： 当一个对象向另一个对象发送消息时，首先会根据接收对象的类名和方法名在接收对象的类方法表中查找对应的方法实现。
方法调用： 找到方法实现后，将消息中的参数传递给方法实现，并执行方法实现中的代码。
消息返回： 方法执行完成后，将方法的返回值返回给发送消息的对象。

OC对象消息传递机制示意图

+-------------------+
| 发送消息对象   |
+-------------------+
|                  |
V                  V
+-------------------+    +-------------------+
| 接收消息对象   |    | 类方法表         |
+-------------------+    +-------------------+
|                  |    |                  |
V                  V    V                  V
+----------+      +---------+      +---------+
| 方法名   | ---> | 方法1   | ---> | 代码1   |
+----------+      +---------+      +---------+
|                  |    | 方法2   | ---> | 代码2   |
+----------+      +---------+      +---------+
|                  |    | ...     | ---> | ...     |
+----------+      +---------+      +---------+

三、OC对象运行时

OC运行时是一套底层的API，提供了对OC对象进行动态操作的功能。OC运行时主要包括以下几个部分：

类对象： 每个类都有一个对应的类对象，类对象存储了类的元信息，如类的名称、属性、方法等。
元类： 每个类的类对象本身也是一个对象，它的类对象称为元类。元类存储了类对象的元信息，如类对象的名称、属性、方法等。
消息转发机制： 当一个对象收到一条消息时，如果该对象没有实现该消息对应的的方法，则会触发消息转发机制。消息转发机制可以将消息转发给其他对象处理。

OC对象运行时示意图

+-------------------+
| 类对象          |
+-------------------+
|                  |
V                  V
+-------------------+    +-------------------+
| 元类            |    | 类方法表         |
+-------------------+    +-------------------+
|                  |    |                  |
V                  V    V                  V
+----------+      +---------+      +---------+
| 方法名   | ---> | 方法1   | ---> | 代码1   |
+----------+      +---------+      +---------+
|                  |    | 方法2   | ---> | 代码2   |
+----------+      +---------+      +---------+
|                  |    | ...     | ---> | ...     |
+----------+      +---------+      +---------+