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Objective-C 2.0 运行时系统编程指南

概述

本部分包括如下内容：

本文档的组织结构

参考

Objective-C 语言将决定尽可能的从编译和链接时推迟到运行时。只要有可能，Objective-C 总是使用动态

的方式来解决问题。这意味着 Objective-C 语言不仅需要一个编译器，同时也需要一个运行时系统来执行

编译好的代码。这儿的运行时系统扮演的角色类似于 Objective-C 语言的操作系统，Objective-C 基于该系

统来工作。

本文档将具体介绍

NSObject 类以及 Objective-C 程序是如何和运行时系统交互的。特别地，本文档还给

出来怎样在运行时动态地加载新类和将消息转发给其它对象的范例，同时也给出了怎样在程序运行时获取

对象信息的方法。

通常，如果是仅仅写一个 Cocoa 程序，您不需要知道和理解 Objective-C 运行时系统的底层细节，但这篇

文档仍然值得推荐您阅读一下，以了解 Objective-C 运行时系统的原理，并能更好的利用 Objective-C 的优

点。

本文档的组织结构

本文档包括如下章节：

 “运行时系统的版本和平台”

 和运行时系统的交互”

 “消息”

 “动态方法解析”

 “消息转发”

 “类型编码”

 “属性声明”

参考

Objective-C 2.0

运行时系统参考库

描述了Objective-C运行库的数据结构和函数接口。您的程序可以通过这

些接口来和Objective-C运行时系统交互。例如，您可以增加一个类或者方法，或者获得所有类的定义列表

等。

Objective-C 2.0

程序设计语言

介绍了Objective-C语言本身。

Objective-C

版本说明

给出了在最近版本的Mac OS X系统中关于Objecitive-C运行时系统的一些改动。

运行时系统的版本和平台

在不同的平台上 Objective-C 运行时系统的版本也不相同。

原文地址：http://www.apple.com.cn/developer/Documentation/index.html

整理：http://www.aisidechina.com/forum/

本部分包含如下内容：

早期版本和现行版本

平台

早期版本和现行版本

Objective-C运行时系统有两个已知版本：早期版本和现行版本。现行版本主要是Objective-C 2.0 及与其相

关的新特性。早期版本的编程接口见Objective-C 1

运行时系统参考库

；现行版本的编程接口见Objective-C

2.0

运行时系统参考库。

在现行版本中，最显著的新特性就是实例变量是"健壮“（non-fragile）的：

 在早期版本中，如果您改变类中实例变量的布局，您必须重新编译该类的所有子类。

 在现行版本中，如果您改变类中实例变量的布局，您无需重新编译该类的任何子类。

此外，现行版本支持声明property的synthesis属性（参考Objective-C 2.0

程序设计语言

的属性一节）。

平台

iPhone 程序和 Mac OS X v10.5 及以后的系统中的 64 位程序使用的都是 Objective-C 运行时系统的现行版

本。

其它情况（Mac OS X 系统中的 32 位程序）使用的是早期版本。

和运行时系统的交互

Objective-C 程序有三种途径和运行时系统交互：通过 Objective-C 源代码；通过 Foundation 框架中类

NSObject 的方法；通过直接调用运行时系统的函数。

本部分包含如下内容：

通过Objective-C源代码

通过类NSObject的方法

通过运行时系统的函数

通过Objective-C源代码

大部分情况下，运行时系统在后台自动运行，您只需编写和编译 Objective-C 源代码。

当您编译Objective-C类和方法时，编译器为实现语言动态特性将自动创建一些数据结构和函数。这些数据

结构包含类定义和协议类定义中的信息，如在Objective-C 2.0

程序设计语言

中定义类和协议类一节所讨论

的类的对象和协议类的对象，方法选标，实例变量模板，以及其它来自于源代码的信息。运行时系统的主

要功能就是根据源代码中的表达式发送消息，如"消息

”一节所述。

通过类NSObject的方法

Cocoa程序中绝大部分类都是NSObject类的子类，所以大部分都继承了NSObject类的方法，因而继承

了

NSObject的行为。（NSProxy类是个例外；更多细节参考““消息转发”一节。）然而，某些情况下，

NSObject类仅仅定义了完成某件事情的模板，而没有提供所有需要的代码。

原文地址：http://www.apple.com.cn/developer/Documentation/index.html

整理：http://www.aisidechina.com/forum/

例如，NSObject 类定义了 description 方法，返回该类内容的字符串表示。这主要是用来调试程序

——GDB 中的

print-object 方法就是直接打印出该方法返回的字符串。NSObject 类中该方法的

实现并不知道子类中的内容，所以它只是返回类的名字和对象的地址。

NSObject 的子类可以重新实现

该方法以提供更多的信息。例如，

NSArray 类改写了该方法来返回 NSArray 类包含的每个对象的内容。

某些

NSObject 的方法只是简单地从运行时系统中获得信息，从而允许对象进行一定程度的自我检查。

例如，

class 返回对象的类；isKindOfClass:和 isMemberOfClass:则检查对象是否在指定的

类继承体系中；

respondsToSelector:检查对象能否响应指定的消息；conformsToProtocol:

检查对象是否实现了指定协议类的方法；methodForSelector:则返回指定方法实现的地址。

通过运行时系统的函数

运行时系统是一个有公开接口的动态库，由一些数据结构和函数的集合组成，这些数据结构和函数的声明

头文件在

/usr/include/objc 中。这些函数支持用纯 C 的函数来实现和 Objective-C 同样的功能。还

有一些函数构成了

NSObject 类方法的基础。这些函数使得访问运行时系统接口和提供开发工具成为可

能。尽管大部分情况下它们在 Objective-C 程序不是必须的，但是有时候对于 Objecitve-C 程序来说某些函

数是非常有用的。这些函数的文档参见 Objective-C 2.0

运行时系统参考库

。

消息

本章描述了代码的消息表达式如何转换为对 objc_msgSend 函数的调用，如何通过名字来指定一个方

法，以及如何使用

objc_msgSend 函数。

本部分包含如下内容：

获得方法地址

objc_msgSend函数

使用隐藏的参数

获得方法地址

避免动态绑定的唯一办法就是取得方法的地址，并且直接象函数调用一样调用它。当一个方法会被连续调

用很多次，而且您希望节省每次调用方法都要发送消息的开销时，使用方法地址来调用方法就显得很有效。

利用

NSObject 类中的 methodForSelector:方法，您可以获得一个指向方法实现的指针，并可以

使用该指针直接调用方法实现。

methodForSelector:返回的指针和赋值的变量类型必须完全一致，

包括方法的参数类型和返回值类型都在类型识别的考虑范围中。

下面的例子展示了怎么使用指针来调用

setFilled:的方法实现：

void (*setter)(id, SEL, BOOL);

int i;

setter = (void (*)(id, SEL, BOOL))[target

methodForSelector:@selector(setFilled:)];

原文地址：http://www.apple.com.cn/developer/Documentation/index.html

整理：http://www.aisidechina.com/forum/

for ( i = 0; i < 1000, i++ )

setter(targetList[i], @selector(setFilled:), YES);

方法指针的第一个参数是接收消息的对象（self），第二个参数是方法选标（_cmd）。这两个参数在方

法中是隐藏参数，但使用函数的形式来调用方法时必须显示的给出。

使用 methodForSelector:来避免动态绑定将减少大部分消息的开销，但是这只有在指定的消息被重

复发送很多次时才有意义，例如上面的

for 循环。

注意，

methodForSelector:是 Cocoa 运行时系统的提供的功能，而不是 Objective-C 语言本身的功

能。

objc_msgSend函数

在 Objective-C 中，消息是直到运行的时候才和方法实现绑定的。编译器会把一个消息表达式，

[receiver message]

转换成一个对消息函数 objc_msgSend 的调用。该函数有两个主要参数：消息接收者和消息对应的方法

名字——也就是方法选标：

objc_msgSend(receiver, selector)

同时接收消息中的任意数目的参数：

objc_msgSend(receiver, selector, arg1, arg2, ...)

该消息函数做了动态绑定所需要的一切：

 它首先找到选标所对应的方法实现。因为不同的类对同一方法可能会有不同的实现，所以找到的

方法实现依赖于消息接收者的类型。

 然后将消息接收者对象（指向消息接收者对象的指针）以及方法中指定的参数传给找到的方法实

现。

 最后，将方法实现的返回值作为该函数的返回值返回。

注意：编译器将自动插入调用该消息函数的代码。您无须在代码中显示调用该消息函数。

消息机制的关键在于编译器为类和对象生成的结构。每个类的结构中至少包括两个基本元素：

 指向父类的指针。

 类的方法表。方法表将方法选标和该类的方法实现的地址关联起来。例如，setOrigin::的方

法选标和

setOrigin::的方法实现的地址关联，display 的方法选标和 display 的

方法实现的地址关联，等等。

当新的对象被创建时，其内存同时被分配，实例变量也同时被初始化。对象的第一个实例变量是一个指向

该对象的类结构的指针，叫做

isa。通过该指针，对象可以访问它对应的类以及相应的父类。

注意：尽管严格来说这并不是 Obective-C 语言的一部分，但是在 Objective-C 运行时系统中对象需要有

isa 指针。对象和结构体 struct objc_object（在 objc/objc.h 中定义）必须“一致”。然而，

您很少需要创建您自己的根对象，因为从 NSObject 或者 NSProxy 继承的对象都自动包括 isa 变量。

原文地址：http://www.apple.com.cn/developer/Documentation/index.html

整理：http://www.aisidechina.com/forum/

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jiezhenqcy

2019-06-15

非常不错，受益匪浅

七月July

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