剖析iOS底层结构之类结构分析

IOS

2024-01-20 11:04:28

前言

阳光明媚，天气凉爽，不出去浪一浪，在这探究类，我堕落了啊。言归正传，前面探究对象时发现isa和类之间的关联。那么今天就来探究下类，看看类有什么神奇之处。

准备工作

在正式开始类结构剖析之前，有几个需要关注和了解的概念，这些概念将帮助我们更好地理解类的结构和工作原理：

内存偏移：内存偏移是指内存地址与基地址之间的差异，这种差异通常以字节为单位表示。在类的结构中，内存偏移对于理解类中不同成员的布局非常重要。
类对象：类对象是类的实例，它包含了类的元数据，例如方法表、属性表和实例变量。类对象在运行时被创建并存储在内存中。
实例对象：实例对象是类的具体实例，它包含了类的实例变量和方法。每个实例对象都有自己的内存空间，其中存储了实例变量的值和方法的实现。

类结构

类结构是指类在内存中的布局。类结构通常由以下几个部分组成：

isa指针： isa指针指向类的类对象，它存储在类的实例变量区域的第一个字节。isa指针对于动态方法解析非常重要，因为它告诉运行时环境要调用哪个类的哪个方法。
方法表： 方法表包含了类中所有方法的指针。方法表存储在类的类对象中，每个方法都对应一个指针，指向方法的实现。当实例对象调用一个方法时，运行时环境会使用isa指针找到类的类对象，然后使用方法表中的指针找到要调用的方法。
属性表： 属性表包含了类中所有属性的元数据，例如属性的名称、类型和访问权限。属性表存储在类的类对象中，每个属性都对应一个属性列表项。当实例对象访问一个属性时，运行时环境会使用isa指针找到类的类对象，然后使用属性表中的属性列表项来获取属性的值或设置属性的值。
实例变量： 实例变量是类中定义的变量，它们存储在实例对象中。每个实例对象都有自己的实例变量区域，其中存储了实例变量的值。实例变量可以被实例对象的方法和属性访问。

类与结构体的区别

类与结构体是C语言中两种不同的数据类型，它们都可以在iOS中使用。但是，它们之间存在着一些关键的区别：

继承： 类支持继承，而结构体不支持。继承是指一个类可以从另一个类继承属性和方法。这意味着子类可以复用父类的方法和属性，而无需重新编写。
多态： 类支持多态，而结构体不支持。多态是指一个对象可以根据其类型表现出不同的行为。例如，如果一个类有一个方法，而它的子类也有一个同名的方法，那么当调用这个方法时，将根据对象的类型调用相应的方法。
引用计数： 类支持引用计数，而结构体不支持。引用计数是指当一个对象被引用时，其引用计数就会增加；当一个对象被释放时，其引用计数就会减少。当一个对象的引用计数为零时，该对象就会被销毁。

类的内存布局

类的内存布局是指类在内存中的组织方式。类的内存布局通常由以下几个部分组成：

isa指针： isa指针存储在类的实例变量区域的第一个字节。isa指针指向类的类对象。
方法表： 方法表存储在类的类对象中。方法表包含了类中所有方法的指针。
属性表： 属性表存储在类的类对象中。属性表包含了类中所有属性的元数据，例如属性的名称、类型和访问权限。
实例变量： 实例变量存储在实例对象中。实例变量可以被实例对象的方法和属性访问。

类的内存布局通常由编译器决定，但是也可以通过使用特殊的编译器标志来指定。

isa指针

isa指针是类的关键部分，它指向类的类对象。isa指针对于动态方法解析非常重要，因为它告诉运行时环境要调用哪个类的哪个方法。

isa指针存储在类的实例变量区域的第一个字节。当实例对象调用一个方法时，运行时环境会使用isa指针找到类的类对象，然后使用方法表中的指针找到要调用的方法。

方法表

方法表包含了类中所有方法的指针。方法表存储在类的类对象中，每个方法都对应一个指针，指向方法的实现。

当实例对象调用一个方法时，运行时环境会使用isa指针找到类的类对象，然后使用方法表中的指针找到要调用的方法。

属性表

属性表包含了类中所有属性的元数据，例如属性的名称、类型和访问权限。属性表存储在类的类对象中，每个属性都对应一个属性列表项。

当实例对象访问一个属性时，运行时环境会使用isa指针找到类的类对象，然后使用属性表中的属性列表项来获取属性的值或设置属性的值。

实例变量

实例变量是类中定义的变量，它们存储在实例对象中。每个实例对象都有自己的实例变量区域，其中存储了实例变量的值。实例变量可以被实例对象的方法和属性访问。

类的使用示例

以下是一个类的使用示例：

@interface Person : NSObject

- (void)setName:(NSString *)name;
- (NSString *)name;

@end

@implementation Person

- (void)setName:(NSString *)name {
    _name = name;
}

- (NSString *)name {
    return _name;
}

@end

int main() {
    Person *person = [[Person alloc] init];
    [person setName:@"John"];
    NSString *name = [person name];
    NSLog(@"%@", name);
    return 0;
}