(->)指向结构体成员运算符的使用

(->)指向结构体成员运算符是C语言中的二目运算符，用来访问结构体中的成员。

(->)在平时的开发中比较少用到，不过有一种情况会用到，那就是自定义类遵循NSCopying协议的时候需要实现-(id)copyWithZone:(NSZone *)zone的时候，例如：

@interface MGClassA()
@end
@implementation MGClassA{
    @public NSMutableArray *_friends;
}

-(id)copyWithZone:(NSZone *)zone{
    MGClassA *copy = [[self class] allocWithZone:zone];
    copy-> _friends = [_friends mutableCopy];
    return copy;
}

在上面代码中，访问实例变量是这样：
copy-> _friends = [_friends mutableCopy];
而不是通过(.)语法，因为实例变量不是属性(点语法的本质本章就不做解释)，所以无法使用点语法。

那么为什么要用(->) ？

Objective-C是C\C++的超集，它的对象模型是基于类来建立的。我们可以在苹果开源的 runtime（我下载的是当前的最新版本 objc4-706.tar.gz ）中发现 Objective-C 对象模型的实现细节。

描述Objective-C对象所用的数据结构定义在objc-private.h头文件中，代码如下：

struct objc_object {
private:
    isa_t isa;

public:

    // ISA() assumes this is NOT a tagged pointer object
    Class ISA();

    // getIsa() allows this to be a tagged pointer object
    Class getIsa();
    ...
    ...
    ...
}

该结构体只有一个成员，是个Class类型的变量，该对象定义了对象所属的类，通常成为"is a"指针。

Objective-C 中的类本质上也是对象，我们称之为类对象，其数据结构定义在runtime.h头文件中，如下：

typedef struct objc_class *Class;
typedef struct objc_object *id;

struct objc_class {
    Class isa  OBJC_ISA_AVAILABILITY;

#if !__OBJC2__
    Class super_class                                        OBJC2_UNAVAILABLE;
    const char *name                                         OBJC2_UNAVAILABLE;
    long version                                             OBJC2_UNAVAILABLE;
    long info                                                OBJC2_UNAVAILABLE;
    long instance_size                                       OBJC2_UNAVAILABLE;
    struct objc_ivar_list *ivars                             OBJC2_UNAVAILABLE;
    struct objc_method_list **methodLists                    OBJC2_UNAVAILABLE;
    struct objc_cache *cache                                 OBJC2_UNAVAILABLE;
    struct objc_protocol_list *protocols                     OBJC2_UNAVAILABLE;
#endif

} OBJC2_UNAVAILABLE;

此结构体中存放着类的元数据(metadata)，描述了类对象的数据：对象的名字、版本、信息、占用的内存，类的实例实现了几个方法，有多少个实例变量，而且也描述了对象的行为：对象能够响应的消息、实现的实例方法等。因此，当我们调用实例方法 [receiver message]给一个对象发送消息时，这个对象能否响应这个消息就需要通过isa找到它所属的类，在该类的成员中的方法列表中找到目标方法，发送消息。

类定义的实例变量存储在objc_ivar_list类型的ivars变量中，该变量存储objc_ivar类型的变量，两者的数据结构如下:

struct objc_ivar {
    char *ivar_name                                          OBJC2_UNAVAILABLE;
    char *ivar_type                                          OBJC2_UNAVAILABLE;
    int ivar_offset                                          OBJC2_UNAVAILABLE;
#ifdef __LP64__
    int space                                                OBJC2_UNAVAILABLE;
#endif
};

struct objc_ivar_list {
    int ivar_count                                           OBJC2_UNAVAILABLE;
#ifdef __LP64__
    int space                                                OBJC2_UNAVAILABLE;
#endif
    /* variable length structure */
    struct objc_ivar ivar_list[1]                            OBJC2_UNAVAILABLE;
};

在objc_ivar结构体中有一个变量int ivar_offset，它用来实例变量的偏移值，表示该变量距离存放对象的内存区域的起始地址多远。如果我们写出下面的代码：

#import "MGSimple.h"

@interface MGSimple()
@end
@implementation MGSimple{
    NSString *_mgName;
}

- (void)p_test{
    MGSimple *simple = self;
    simple->_mgName = @"Mango";
}
@end

那么在clang -rewrite-objc MGSimple.m出现的C\C++代码如下：

static void _I_MGSimple_p_test(MGSimple * self, SEL _cmd) {
    MGSimple *simple = self;
    (*(NSString **)((char *)simple + OBJC_IVAR_$_MGSimple$_mgName)) = (NSString *)&__NSConstantStringImpl__var_folders_0p_2f5648xd37q1zndk1z9kldc40000gn_T_MGSimple_5a648e_mi_0;
}

其中(char *)simple + OBJC_IVAR_$_MGSimple$_mgName)这小段代码就是拿到_mgName实例变量所在的地址。

其中OBJC_IVAR_$_MGSimple$_mgName)是表示该实例变量的偏移值，代码如下:

extern "C" unsigned long int OBJC_IVAR_$_MGSimple $_mgName 
__attribute__ ((used, section ("__DATA,__objc_ivar"))) 
= __OFFSETOFIVAR__(struct MGPerson, _arr);

总的来说Objective-C中所有的类在运行时都是结构体，该结构体中有存储着实例变量，虽然实例变量不是该结构体的属性(实例变量是objc_ivar类型，存放在该结构体的objc_ivar_list变量中)，但是编译器允许我们将它当做直接成员，所以可以通过(->)访问到，至于程序怎么访问实例变量，那么由底层去做。

不过想通过(->)访问类的实例变量还有一个前提条件，那么就是要在这个实例变量所属的文件中进行访问，举个例子：

@interface MGClassA()
@end
@implementation MGClassA{
    @public NSMutableArray *_friends;
}

-(id)copyWithZone:(NSZone *)zone{
    MGClassA *copy = [[self class] allocWithZone:zone];
    copy-> _friends = [_friends mutableCopy]; //这样是没问题的，因为_friends是当前文件的实例变量。
    return copy;
}

@interface ViewController ()
@end
@implementation ViewController

- (void)viewDidLoad {
    MGClassA *classA = [[self alloc] init];
    classA->_friends = @[@"Mango"];  //这里编译器会报错，因为在当前类文件中找不到_friends这个实例变量。
}

再来看一个分类的例子：


#pragma mark - MGPerson.h

@interface MGPerson : NSObject
@property(nonatomic,copy,readonly)NSString *firstName;
@property(nonatomic,copy,readonly)NSString *lastName;
@property(nonatomic,strong,readonly)NSArray *friends;

- (instancetype)initWithFirstName:(NSString *)firstName
                         lastName:(NSString *)lastName;
@end

@interface MGPerson (Friendship)
- (void)addFriend:(MGPerson *)person;
- (void)removeFriend:(MGPerson *)person;
- (BOOL)isFriendWith:(MGPerson *)person;
@end

#pragma mark - MGPerson.m

@interface MGPerson()
@property(nonatomic,copy,readwrite)NSString *firstName;
@property(nonatomic,copy,readwrite)NSString *lastName;

@end
@implementation MGPerson
{
    NSMutableArray *_arr;
}
      ......
@end


@implementation MGPerson (Friendship)
-(void)addFriend:(MGPerson *)person{
    [_arr addObject:person];
    [self->_arr addObject:person];
}

      ......
@end

在上面的代码中，在MGPerson.m文件中的一个Friendship分类中通过(->)和直接使用_arr都可以访问到MGPerson IMP中的_arr实例变量，综合上面两个例子可以得出一个结论：

Objective-C将实例变量声明为static，所以在本文件中即使不在同一个IMP范围内都可以通过实例变量名访问得到。
Objective-C将实例变量存储在声明为static的变量数组里，并且这个变量数组是object_class的一个成员，所以我们可以在本文件中通过objcet(->)_arr访问到实例变量。

通过clang -rewrite-objc MGPerson.m可以看到确实如此：

//虽然是extern，但是编译器只会在当前文件中对应实例变量是否存在
extern "C" unsigned long int OBJC_IVAR_$_MGPerson$_arr __attribute__ ((used, section ("__DATA,__objc_ivar"))) = __OFFSETOFIVAR__(struct MGPerson, _arr);

//变量数组所在的结构体确实是用static修饰。
static struct /*_ivar_list_t*/ {
    unsigned int entsize;  // sizeof(struct _prop_t)
    unsigned int count;
    struct _ivar_t ivar_list[3];
} _OBJC_$_INSTANCE_VARIABLES_MGPerson __attribute__ ((used, section ("__DATA,__objc_const"))) = {
    sizeof(_ivar_t),
    3,
    {{(unsigned long int *)&OBJC_IVAR_$_MGPerson$_arr, "_arr", "@\"NSMutableArray\"", 3, 8},
     {(unsigned long int *)&OBJC_IVAR_$_MGPerson$_firstName, "_firstName", "@\"NSString\"", 3, 8},
     {(unsigned long int *)&OBJC_IVAR_$_MGPerson$_lastName, "_lastName", "@\"NSString\"", 3, 8}}
};

如果本章有什么地方讲错了，还请留言指正，谢谢大家！

(->)指向结构体成员运算符的使用

那么为什么要用(->) ？

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