iOS-深入理解Objective-C中类的数据结构

Myth丶恋晨 2023-10-18 14:28 106阅读 0赞

**一、类的结构**

OC 中的代码在底层实现，使用的是 C、C++，所以要研究 OC 中的类结构，可以将 OC 的代码转成 C++的代码即可。首先看一下 NSObject 的结构是什么样子的，创建一个文件并简单的编写如下代码：

<table> 
 <tbody> 
 <tr> 
 <td> 1 2 3 4 </td> 
 <td> <code>//&nbsp;CustomFile.m</code> <code>#</code><code>import</code>&nbsp;<code>void</code>&nbsp;<code>test()&nbsp;{ </code> <code>&nbsp;</code><code>[NSObject&nbsp;alloc];</code> <code>}</code> </td> 
 </tr> 
 </tbody> 
</table>

进入终端，输入指令：

<table> 
 <tbody> 
 <tr> 
 <td> 1 </td> 
 <td> <code>clang&nbsp;-rewrite-objc&nbsp;CustomFile.m</code> </td> 
 </tr> 
 </tbody> 
</table>

默认生成一个 CustomFile.cpp 文件。这个指令生成的代码会很多，也可以使用 xcrun 指令来指定一个特定的架构，这样的：

<table> 
 <tbody> 
 <tr> 
 <td> 1 </td> 
 <td> <code>xcrun&nbsp;-sdk&nbsp;iphoneos&nbsp;clang&nbsp;-arch&nbsp;arm64&nbsp;-rewrite-objc&nbsp;CustomFile.m&nbsp;-o&nbsp;CustomFile_arm64.cpp</code> </td> 
 </tr> 
 </tbody> 
</table>

这样在 CustomFile\_arm64.cpp 文件中会生成一个 真机下的运行代码。相比之下 CustomFile\_arm64.cpp 文件会比 CustomFile.cpp 小了很多，但是对于查看 NSObject 的实际结构都是可以的。

打开任意一个 .cpp 文件，都可以找到这样的定义：

<table> 
 <tbody> 
 <tr> 
 <td> 1 2 3 </td> 
 <td> <code>struct&nbsp;NSObject_IMPL&nbsp;{ </code> <code>&nbsp;</code><code>Class&nbsp;isa;</code> <code>};</code> </td> 
 </tr> 
 </tbody> 
</table>

其中 Class 的定义如下：

<table> 
 <tbody> 
 <tr> 
 <td> 1 </td> 
 <td> <code>typedef&nbsp;struct&nbsp;objc_class&nbsp;*Class;</code> </td> 
 </tr> 
 </tbody> 
</table>

再来看一下在实际中的 NSObject 类的声明是什么样的：

<table> 
 <tbody> 
 <tr> 
 <td> 1 2 3 4 5 6 </td> 
 <td> <code>@</code><code>interface</code>&nbsp;<code>NSObject&nbsp;&nbsp;{ </code> <code>#pragma&nbsp;clang&nbsp;diagnostic&nbsp;push</code> <code>#pragma&nbsp;clang&nbsp;diagnostic&nbsp;ignored&nbsp;</code><code>"-Wobjc-interface-ivars"</code> <code>&nbsp;</code><code>Class&nbsp;isa&nbsp;OBJC_ISA_AVAILABILITY;</code> <code>#pragma&nbsp;clang&nbsp;diagnostic&nbsp;pop</code> <code>}</code> </td> 
 </tr> 
 </tbody> 
</table>

简化后是这样的：

<table> 
 <tbody> 
 <tr> 
 <td> 1 2 3 </td> 
 <td> <code>@</code><code>interface</code>&nbsp;<code>NSObject&nbsp;{ </code> <code>&nbsp;</code><code>Class&nbsp;isa;</code> <code>}</code> </td> 
 </tr> 
 </tbody> 
</table>

总之Class 是一个指针，NSObject\_IMPL是一个结构体，与 NSObject 在结构上极为相似。

**二、类继承后的结构**

创建一个 Person.m 文件，弄一个继承于 NSObject 的 Person 类。代码编写如下：

<table> 
 <tbody> 
 <tr> 
 <td> 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 </td> 
 <td> <code>//&nbsp;Person.m</code> <code>#</code><code>import</code>&nbsp;&nbsp; <code>//&nbsp;类的申明</code> <code>@</code><code>interface</code>&nbsp;<code>Person&nbsp;:&nbsp;NSObject</code> <code>@end</code> <code>&nbsp;</code>&nbsp; <code>//&nbsp;类的实现</code> <code>@implementation&nbsp;Person</code> <code>@end</code> <code>&nbsp;</code>&nbsp; <code>//&nbsp;类的申明</code> <code>@</code><code>interface</code>&nbsp;<code>Student&nbsp;:&nbsp;Person</code> <code>@end</code> <code>&nbsp;</code>&nbsp; <code>//&nbsp;类的实现</code> <code>@implementation&nbsp;Student</code> <code>@end</code> </td> 
 </tr> 
 </tbody> 
</table>

其中 Person 继承于 NSObject，Student 继承于 Person 于是在 .cpp 文件中找到这样的定义：

<table> 
 <tbody> 
 <tr> 
 <td> 1 2 3 4 5 6 7 </td> 
 <td> <code>struct&nbsp;Person_IMPL&nbsp;{ </code> <code>&nbsp;</code><code>struct&nbsp;NSObject_IMPL&nbsp;NSObject_IVARS;</code> <code>};</code> <code>&nbsp;</code>&nbsp; <code>struct&nbsp;Student_IMPL&nbsp;{ </code> <code>&nbsp;</code><code>struct&nbsp;Person_IMPL&nbsp;Person_IVARS;</code> <code>};</code> </td> 
 </tr> 
 </tbody> 
</table>

NSObject\_IVARS 看着这个命名就可以猜到是将父类的所有 ivar 都继承过来了。

似乎明白了一个套路

在 NSObject 中只有一个 Class 类型的成员变量 isa，在没有自定义任何的成员属性的情况下，继承的子类中的 ivar 都来自于父类。

如果说给 Person 与 Student 都定义一个成员变量，是这样的：

<table> 
 <tbody> 
 <tr> 
 <td> 1 2 3 4 5 6 7 8 9 </td> 
 <td> <code>struct&nbsp;Person_IMPL&nbsp;{ </code> <code>&nbsp;</code><code>struct&nbsp;NSObject_IMPL&nbsp;NSObject_IVARS;</code> <code>&nbsp;</code><code>int</code>&nbsp;<code>_no;</code> <code>};</code> <code>&nbsp;</code>&nbsp; <code>struct&nbsp;Student_IMPL&nbsp;{ </code> <code>&nbsp;</code><code>struct&nbsp;Person_IMPL&nbsp;Person_IVARS;</code> <code>&nbsp;</code><code>int</code>&nbsp;<code>_age;</code> <code>};</code> </td> 
 </tr> 
 </tbody> 
</table>

终于对 Class 的一些套路有进一步的理解了。

**三、添加方法后的结构**

创建一个 FunClass.m 文件，编写代码如下：

<table> 
 <tbody> 
 <tr> 
 <td> 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 </td> 
 <td> <code>//&nbsp;FunClass.m</code> <code>#</code><code>import</code>&nbsp;&nbsp; <code>//&nbsp;类的申明</code> <code>@</code><code>interface</code>&nbsp;<code>FunClass&nbsp;:&nbsp;NSObject</code> <code>-&nbsp;(</code><code>void</code><code>)testInstance;</code> <code>+&nbsp;(</code><code>void</code><code>)testClass;</code> <code>@end</code> <code>&nbsp;</code>&nbsp; <code>//&nbsp;类的实现</code> <code>@implementation&nbsp;FunClass</code> <code>-&nbsp;(</code><code>void</code><code>)testInstance&nbsp;{ </code> <code>&nbsp;&nbsp;</code>&nbsp; <code>}</code> <code>&nbsp;</code>&nbsp; <code>+&nbsp;(</code><code>void</code><code>)testClass&nbsp;{ </code> <code>&nbsp;&nbsp;</code>&nbsp; <code>}</code> <code>@end</code> </td> 
 </tr> 
 </tbody> 
</table>

最后发现在 .cpp 中类的结构没有任何的改变，是这样的：

<table> 
 <tbody> 
 <tr> 
 <td> 1 2 3 </td> 
 <td> <code>struct&nbsp;FunClass_IMPL&nbsp;{ </code> <code>&nbsp;</code><code>struct&nbsp;NSObject_IMPL&nbsp;NSObject_IVARS;</code> <code>};</code> </td> 
 </tr> 
 </tbody> 
</table>

但是我们会发现另外一个问题，在 OC 中的方法变成这样的了：

<table> 
 <tbody> 
 <tr> 
 <td> 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 </td> 
 <td> <code>//&nbsp;实例方法</code> <code>_OBJC_$_INSTANCE_METHODS_FunClass&nbsp;__attribute__&nbsp;((used,&nbsp;section&nbsp;(</code><code>"__DATA,__objc_const"</code><code>)))&nbsp;=&nbsp;{ </code> <code>&nbsp;</code><code>sizeof(_objc_method),</code> <code>&nbsp;</code><code>1</code><code>,</code> <code>&nbsp;</code><code>{ {(struct&nbsp;objc_selector&nbsp;*)</code><code>"testInstance"</code><code>,&nbsp;</code><code>"v16@0:8"</code><code>,&nbsp;(</code><code>void</code>&nbsp;<code>*)_I_FunClass_testInstance}}</code> <code>static</code>&nbsp;<code>void</code>&nbsp;<code>_I_FunClass_testInstance(FunClass&nbsp;*&nbsp;self,&nbsp;SEL&nbsp;_cmd)&nbsp;{ </code> <code>}</code> <code>&nbsp;</code>&nbsp; <code>//&nbsp;类方法</code> <code>_OBJC_$_CLASS_METHODS_FunClass&nbsp;__attribute__&nbsp;((used,&nbsp;section&nbsp;(</code><code>"__DATA,__objc_const"</code><code>)))&nbsp;=&nbsp;{ </code> <code>&nbsp;</code><code>sizeof(_objc_method),</code> <code>&nbsp;</code><code>1</code><code>,</code> <code>&nbsp;</code><code>{ {(struct&nbsp;objc_selector&nbsp;*)</code><code>"testClass"</code><code>,&nbsp;</code><code>"v16@0:8"</code><code>,&nbsp;(</code><code>void</code>&nbsp;<code>*)_C_FunClass_testClass}}</code> <code>static</code>&nbsp;<code>void</code>&nbsp;<code>_C_FunClass_testClass(Class&nbsp;self,&nbsp;SEL&nbsp;_cmd)&nbsp;{ </code> <code>&nbsp;</code>&nbsp; <code>}</code> </td> 
 </tr> 
 </tbody> 
</table>

**发现这几个特点：**

1.  实例方法有这个：\_INSTANCE\_METHODS\_FunClass，类方法的是这个：\_CLASS\_METHODS\_FunClass
2.  两个方法都是 static 方法
3.  方法都多了两个参数：self 与\_cmd，这也回答了为什么 self 与 \_cmd 只能在方法中有的根本原因。

关于 方法 的这部分先介绍到这里，后期会有专门的专题。

> 作者：给策
> 
> 链接：https://www.jianshu.com/p/04cc4f912603