一、類的結(jié)構(gòu)
OC 中的代碼在底層實(shí)現(xiàn)，使用的是 C、C++，所以要研究 OC 中的類結(jié)構(gòu)，可以將 OC 的代碼轉(zhuǎn)成 C++的代碼即可。首先看一下 NSObject 的結(jié)構(gòu)是什么樣子的，創(chuàng)建一個(gè)文件并簡單的編寫如下代碼：
// CustomFile.m
#import <Foundation/Foundation.h>
void test() {
[NSObject alloc];
}
進(jìn)入終端，輸入指令：
clang -rewrite-objc CustomFile.m
默認(rèn)生成一個(gè) CustomFile.cpp 文件。這個(gè)指令生成的代碼會(huì)很多，也可以使用 xcrun 指令來指定一個(gè)特定的架構(gòu)，這樣的：
xcrun -sdk iphoneos clang -arch arm64 -rewrite-objc CustomFile.m -o CustomFile_arm64.cpp
這樣在 CustomFile_arm64.cpp 文件中會(huì)生成一個(gè) 真機(jī)下的運(yùn)行代碼。相比之下 CustomFile_arm64.cpp 文件會(huì)比 CustomFile.cpp 小了很多，但是對于查看 NSObject 的實(shí)際結(jié)構(gòu)都是可以的。
打開任意一個(gè) .cpp 文件，都可以找到這樣的定義：
struct NSObject_IMPL {
Class isa;
};
其中 Class 的定義如下：
typedef struct objc_class *Class;
再來看一下在實(shí)際中的 NSObject 類的聲明是什么樣的：
@interface NSObject <NSObject> {
#pragma clang diagnostic push
#pragma clang diagnostic ignored "-Wobjc-interface-ivars"
Class isa OBJC_ISA_AVAILABILITY;
#pragma clang diagnostic pop
}
簡化后是這樣的：
@interface NSObject {
Class isa;
}
總之Class 是一個(gè)指針，NSObject_IMPL是一個(gè)結(jié)構(gòu)體，與 NSObject 在結(jié)構(gòu)上極為相似。
二、類繼承后的結(jié)構(gòu)
創(chuàng)建一個(gè) Person.m 文件，弄一個(gè)繼承于 NSObject 的 Person 類。代碼編寫如下：
// Person.m
#import <Foundation/Foundation.h>
// 類的申明
@interface Person : NSObject
@end
// 類的實(shí)現(xiàn)
@implementation Person
@end
// 類的申明
@interface Student : Person
@end
// 類的實(shí)現(xiàn)
@implementation Student
@end
其中 Person 繼承于 NSObject，Student 繼承于 Person 于是在 .cpp 文件中找到這樣的定義：
struct Person_IMPL {
struct NSObject_IMPL NSObject_IVARS;
};
struct Student_IMPL {
struct Person_IMPL Person_IVARS;
};
NSObject_IVARS 看著這個(gè)命名就可以猜到是將父類的所有 ivar 都繼承過來了。
似乎明白了一個(gè)套路
在 NSObject 中只有一個(gè) Class 類型的成員變量 isa，在沒有自定義任何的成員屬性的情況下，繼承的子類中的 ivar 都來自于父類。
如果說給 Person 與 Student 都定義一個(gè)成員變量，是這樣的：
struct Person_IMPL {
struct NSObject_IMPL NSObject_IVARS;
int _no;
};
struct Student_IMPL {
struct Person_IMPL Person_IVARS;
int _age;
};
終于對 Class 的一些套路有進(jìn)一步的理解了。
三、添加方法后的結(jié)構(gòu)
創(chuàng)建一個(gè) FunClass.m 文件，編寫代碼如下：
// FunClass.m
#import <Foundation/Foundation.h>
// 類的申明
@interface FunClass : NSObject
- (void)testInstance;
+ (void)testClass;
@end
// 類的實(shí)現(xiàn)
@implementation FunClass
- (void)testInstance {
}
+ (void)testClass {
}
@end
最后發(fā)現(xiàn)在 .cpp 中類的結(jié)構(gòu)沒有任何的改變，是這樣的：
struct FunClass_IMPL {
struct NSObject_IMPL NSObject_IVARS;
};
但是我們會(huì)發(fā)現(xiàn)另外一個(gè)問題，在 OC 中的方法變成這樣的了：
// 實(shí)例方法
_OBJC_$_INSTANCE_METHODS_FunClass __attribute__ ((used, section ("__DATA,__objc_const"))) = {
sizeof(_objc_method),
1,
{{(struct objc_selector *)"testInstance", "v16@0:8", (void *)_I_FunClass_testInstance}}
static void _I_FunClass_testInstance(FunClass * self, SEL _cmd) {
}
// 類方法
_OBJC_$_CLASS_METHODS_FunClass __attribute__ ((used, section ("__DATA,__objc_const"))) = {
sizeof(_objc_method),
1,
{{(struct objc_selector *)"testClass", "v16@0:8", (void *)_C_FunClass_testClass}}
static void _C_FunClass_testClass(Class self, SEL _cmd) {
}
發(fā)現(xiàn)這幾個(gè)特點(diǎn)：
- 1、實(shí)例方法有這個(gè)：_INSTANCE_METHODS_FunClass，類方法的是這個(gè)：_CLASS_METHODS_FunClass
- 2、兩個(gè)方法都是 static 方法
- 3、方法都多了兩個(gè)參數(shù)：self 與_cmd，這也回答了為什么 self 與 _cmd 只能在方法中有的根本原因。
關(guān)于 方法 的這部分先介紹到這里，后期會(huì)有專門的專題。
四、自定義一個(gè) Class 與對應(yīng)的結(jié)構(gòu)體
上面啰嗦了這么多，到底是對不對呢？！那就來親自試一下吧。
這里的自定義是指不再繼承于 NSObject 了，自己搞一個(gè)結(jié)構(gòu)體。為了證明其正確性，分別定義一個(gè) HGNObject 類 與 HGNObject_IMPL 結(jié)構(gòu)體。編寫的代碼如下：
// ==== 類的定義部分 ====
// 類的申明
@interface HGNObject : NSObject {
@public
int _no;
int _age;
}
@end
// 類的實(shí)現(xiàn)
@implementation HGNObject
@end
// ==== 結(jié)構(gòu)體 ====
struct HGNObject_IMPL {
Class isa_hg;
int _no_hg;
int _age_hg;
};
做兩個(gè)試驗(yàn)：
- 1、類轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)體
- 2、結(jié)構(gòu)體轉(zhuǎn)類
1、類轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)體
示例代碼如下：
// 類轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)體
- (void)class2Struct {
// 創(chuàng)建一個(gè)對象
HGNObject* nObj = [[HGNObject alloc] init];
// 成員變量賦值
nObj->_no = 771722918;
nObj->_age = 18;
{ // 類對象直接轉(zhuǎn)成一個(gè)結(jié)構(gòu)體
struct HGNObject_IMPL* nObj_s = (__bridge struct HGNObject_IMPL*)nObj;
// 打印結(jié)構(gòu)體中的值
NSLog(@"%zd, %zd", nObj_s->_no_hg, nObj_s->_age_hg);
// 打印結(jié)果: 771722918, 18
}
}
通過結(jié)構(gòu)體指針能打印出在類對象中設(shè)置的值，說明在 類轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)體的過程是有效的。
2、結(jié)構(gòu)體轉(zhuǎn)類
示例代碼如下：
// 結(jié)構(gòu)體轉(zhuǎn)類
- (void)struct2Class {
NSLog(@"結(jié)構(gòu)體轉(zhuǎn)類");
// 生成一個(gè)結(jié)構(gòu)體
struct HGNObject_IMPL nObj_s = {0, 771722918, 20};
// 結(jié)構(gòu)體中的值打印
NSLog(@"isa_hg = %zd, _no_hg = %zd, _age_hg = %zd", nObj_s.isa_hg, nObj_s._no_hg, nObj_s._age_hg);
struct HGNObject_IMPL* nObj_sPointer = &nObj_s;
// 結(jié)構(gòu)體轉(zhuǎn)成對象
HGNObject* nObj = (__bridge HGNObject *)(nObj_sPointer);
NSLog(@"_no_hg = %zd, _age_hg = %zd", nObj->_no, nObj->_age);
}
運(yùn)行代碼，直接 crash 了：
由于 Block 解開多年來的誤解 的慘痛教訓(xùn)，所以對遇到的 crash 就會(huì)很敏感?？匆幌律厦娴倪@張圖，有一個(gè)關(guān)鍵的點(diǎn)是不可以忽視的，就是這里的值：
簡單的分析（我這里的分析都是猜的，暫時(shí)我也不知道，【抱歉抱歉抱歉】）
nObj_s 是有正確的值的，說明 nObj_sPointer 指針也是沒有問題的，但是為什么會(huì)報(bào)一個(gè)壞地址訪問錯(cuò)誤呢？并且 address 的值每次都是一樣的 0x20。我猜想：在轉(zhuǎn)化的過程中不僅僅是一個(gè)簡單的賦值操作、可能還做了其他的地址訪問操作，這個(gè)操作很有可能與 +alloc 方法中操作有關(guān)，畢竟在 OC 中正常的創(chuàng)建一個(gè)對象必先 +alloc方法，對于 +alloc中都做了什么事，暫時(shí)我還不清楚，所以這里我是蒙的。各位大神若有新的理解，望指教！
所以在第一個(gè)實(shí)驗(yàn)中的 類轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)體 中是有效的，也許是一個(gè)偶然。畢竟我們在上面的 .cpp 文件中查看數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的時(shí)候也只是看了一個(gè)大概，并沒有看全部的。
OK，忘記本節(jié)（自定義一個(gè) Class 與對應(yīng)的結(jié)構(gòu)體）中遇到的不愉快, 至少 類轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)體 是有效的，也能說明一些問題。
關(guān)于 Objective-C 中類的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu) 的內(nèi)容到這里就結(jié)束了。請看本系列的下一篇 Objective-C 中實(shí)例所占內(nèi)存的大小
本系列的文章，有：
