深入淺出Cocoa之類與物件

從**入手呢？那當然是最基本的類與物件。與c++相比，objc中的類與物件結構要簡潔與一致得多（參考《深度探索c++物件模型》，你就知道c++中類與物件結構的複雜）。本文將詳細講解objc中類與物件的結構，下回將講如何在 runtime 時操作類。

我們可以在/usr/include/objc/objc.h 和 runtime.h 中找到對 class 與 object 的定義：

typedef struct objc_class *class;

typedef struct objc_object *id;

class 是乙個 objc_class 結構型別的指標；而 id（任意物件）是乙個 objc_object 結構型別的指標，其第乙個成員是乙個 objc_class 結構型別的指標。注意這裡有一關鍵的引申解讀：記憶體布局以乙個 objc_class 指標為開始的所有東東都可以當做乙個 object 來對待！那 objc_class 又是怎樣乙個結構體呢？且看：

struct objc_class

;objc_class 結構體的各成員介紹如下：

isa：是乙個 objc_class 型別的指標，看到這裡，想起我前面的引申解讀了沒？記憶體布局以乙個 objc_class 指標為開始的所有東東都可以當做乙個 object 來對待！這就是說 objc_class 或者說類其實也可以當做乙個 objc_object 物件來對待！物件是物件，類也是物件，是不是有點混淆？別急，objc發明（or 重用）了乙個術語來區分這兩種不同的物件：類物件（class object）與例項物件（instance object）。ok，名稱混淆的問題解決，下面我將使用這兩個術語來區分不同的物件，而使用「物件」這一術語來泛指所有的物件。objc還對類物件與實例物件中的 isa 所指向的類結構作了不同的命名：類物件中的 isa 指向類結構被稱作 metaclass，metaclass 儲存類的static類成員變數與static類成員方法（+開頭的方法）；例項物件中的 isa 指向類結構稱作 class（普通的），class 結構儲存類的普通成員變數與普通成員方法（-開頭的方法）。

super_class：一看就明白，指向該類的父類唄！如果該類已經是最頂層的根類（如 nsobject 或 nsproxy），那麼 super_class 就為 null。

好，先中斷一下其他類結構成員的介紹，讓我們釐清一下在繼承層次中，子類，父類，根類（這些都是普通 class）以及其對應的 metaclass 的 isa 與 super_class 之間關係:

規則一：類的例項物件的 isa 指向該類；該類的 isa 指向該類的 metaclass；

規則二：類的 super_class 指向其父類，如果該類為根類則值為 null；

規則三：metaclass 的 isa 指向根 metaclass，如果該 metaclass 是根 metaclass 則指向自身；

規則四：metaclass 的 super_class 指向父 metaclass，如果該 metaclass 是根 metaclass 則指向該 metaclass 對應的類；

好吧，文字總是那麼乏力，有圖有真相！

那麼 class 與 metaclass 有什麼區別呢？

class 是 instance object 的類型別。當我們向例項物件傳送訊息（例項方法）時，我們在該例項物件的 class 結構的 methodlists 中去查詢響應的函式，如果沒找到匹配的響應函式則在該 class 的父類中的 methodlists 去查詢（查詢鏈為上圖的中間那一排）。如下面的**中，向str 例項物件傳送 lowercasestring 訊息，會在 nsstring 類結構的 methodlists 中去查詢 lowercasestring 的響應函式。

nsstring * str;

[str lowercasestring];

metaclass 是 class object 的類型別。當我們向類物件傳送訊息（類方法）時，我們在該類物件的 metaclass 結構的 methodlists 中去查詢響應的函式，如果沒有找到匹配的響應函式則在該 metaclass 的父類中的 methodlists 去查詢（查詢鏈為上圖的最右邊那一排）。如下面的**中，向 nsstring 類物件傳送 stringwithstring 訊息，會在 nsstring 的 metaclass 類結構的 methodlists 中去查詢 stringwithstring 的響應函式。

[nsstring stringwithstring:@"str"];

好，至此我們明白了類的結構層次，讓我們接著看類結構中的其他成員。

name：乙個 c 字串，指示類的名稱。我們可以在執行期，通過這個名稱查詢到該類（通過：id objc_getclass(const char *aclassname)）或該類的 metaclass（id objc_getmetaclass(const char *aclassname)）；

version：類的版本資訊，預設初始化為 0。我們可以在執行期對其進行修改（class_setversion）或獲取（class_getversion）。

cls_class (0x1l) 表示該類為普通 class ，其中包含例項方法和變數；

cls_meta (0x2l) 表示該類為 metaclass，其中包含類方法；

cls_initialized (0x4l) 表示該類已經被執行期初始化了，這個標識位只被 objc_addclass 所設定；

cls_posing (0x8l) 表示該類被 pose 成其他的類；（poseclass 在objc 2.0中被廢棄了）；

cls_flush_cache (0x20l) 為objc執行期所使用

cls_grow_cache (0x40l) 為objc執行期所使用

cls_need_bind (0x80l) 為objc執行期所使用

cls_method_array (0x100l) 該標誌位指示 methodlists 是指向乙個 objc_method_list 還是乙個包含 objc_method_list 指標的陣列；

instance_size：該類的例項變數大小（包括從父類繼承下來的例項變數）；

methodlists：與 info 的一些標誌位有關，cls_method_array 標識位決定其指向的東西（是指向單個 objc_method_list還是乙個 objc_method_list 指標陣列），如果 info 設定了 cls_class 則 objc_method_list 儲存例項方法，如果設定的是 cls_meta 則儲存類方法；

cache：指向 objc_cache 的指標，用來快取最近使用的方法，以提高效率；

protocols：指向 objc_protocol_list 的指標，儲存該類宣告要遵守的正式協議。

總結：objc 為每個類的定義生成兩個 objc_class ，乙個即普通的 class，另乙個即 metaclass。我們可以在執行期建立這兩個 objc_class 資料結構，然後使用 objc_addclass 動態地建立新的類定義。這個夠動態夠強大的吧？下回講演示如何在執行期動態建立新類。

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