Objective-C中類的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)是怎么樣的

小編給大家分享一下Objective-C中類的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)是怎么樣的，相信大部分人都還不怎么了解，因此分享這篇文章給大家參考一下，希望大家閱讀完這篇文章后大有收獲，下面讓我們一起去了解一下吧！

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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(duì)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(duì) 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(duì)應(yīng)的結(jié)構(gòu)體

上面啰嗦了這么多，到底是對(duì)不對(duì)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(duì)象
 HGNObject* nObj = [[HGNObject alloc] init];
 // 成員變量賦值
 nObj->_no = 771722918;
 nObj->_age = 18;
 
 { // 類對(duì)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(duì)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(duì)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(duì)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：

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