Finding - 夯实iOS基础二

objc中向一个nil对象发送消息会怎么样？

首先明确一点，在OC中对一个nil对象发送消息是有效的，不会有错误

1. 对象是nil，该对象去调用一个方法，该方法的返回值是一个对象，此时返回的nil(0).如下：

    Dog *littleDog = [[Dog female] born];
   

   方法female的返回值是一个nil，发送消息born，返回值也是nil(0)

2. 当向一个nil对象发送消息，返回值是一个结构体，则返回值是0，结构体中属性的值都为0

3. 当返回值是一个指针类型，则等于sizeof(void *)

4. 当返回值是int,float,NSInteger,double,long double等常量类型，返回值都是0

5. 当返回值不是上述几种，则返回值为未定义

主要原因是因为，一个方法的调用，会在编译期间翻译成objc_msgSend(receiver, selector, args1, args2, ....)。在运行时才真正知道selector的具体实现。

看下runtime.h中的定义

// 定义在runtime.h
struct objc_class {
    Class isa  OBJC_ISA_AVAILABILITY; // isa指针指向Meta Class元类，由于OC中ObjC的类也是一个对象，为了处理好之间的关系，所以运行时会创建一个Meta Class元类，用于存放类的类方法。所以[NSObject alloc]发送的消息，其实是发送给NSObject自己，也表明`alloc`是一个类方法。

#if !__OBJC2__
    Class super_class                       OBJC2_UNAVAILABLE; // 父类
    const char *name                        OBJC2_UNAVAILABLE; // 类名
    long version                            OBJC2_UNAVAILABLE; // 类版本，默认为0
    long info                               OBJC2_UNAVAILABLE; // 类的相关信息
    long instance_size                      OBJC2_UNAVAILABLE; // 类实例变量的大小
    struct objc_ivar_list *ivars            OBJC2_UNAVAILABLE; // 成员变量的列表
    struct objc_method_list **methodLists   OBJC2_UNAVAILABLE; // 类中的实例方法列表
    struct objc_cache *cache                OBJC2_UNAVAILABLE; // 方法的缓存，主要用于优化。即当一个方法被调用，会被放到该缓存中，方便下次调用，需要要再去检索方法列表。
    struct objc_protocol_list *protocols    OBJC2_UNAVAILABLE; // 协议列表
#endif

} OBJC2_UNAVAILABLE;

简述对象调用方法(向一个对象发送消息)的过程：

对象的isa指针会找到该对象所属的类，之后先从cache中查找方法运行，如果有则调用，如果没有则从方法列表及其父类的方法列表查找运行，之后在发送消息的时候。objc_msgSend(receiver, selector)不回立即有返回值，而是调用具体内容时候才执行。

由上可知，本题中对象一开始就为nil，则对象的isa指针就是为0地址了，所以也不会寻找到其所属的类，故而无法去寻找方法，也不会报错。

程序什么时候会报unrecognized selector的异常？

这是一个运行时报错，意为无法捕获到对应的方法，具体的场景是在.h文件中有方法的申明，.m中没有具体的实现。

亦如上题，对象的isa指针会找到对应的类，并从类中的method list和父类的method list中去查找方法的实现，如果直到最顶层都没有找到，就会抛出异常。unrecognized selector send to xxx;

当出现如上场景是，objc运行时可以让开发者对此种错误进行补救，使的程序不会crash掉。总的是三种方案：

1. Method resolution
2. Fast forwarding
3. Normal forwarding

具体的如何进行补救，可以参照这个以前的一篇文章Runtime - 消息转发和其中对应的demoRuntimeOfMessageTransation

一个objc对象如何进行内存布局？（考虑有父类的情况）

• 我的理解是一个实例对象(instance class)，就是一块内存。对于一个实例对象(内存)中，最前面存放的是一个isa指针，之后存放着父类的实例变量，在之后存放的是本类的实例变量。

那如何证明我上面说的呢：

现在我创建一个如下关系(箭头指向代表继承关系)的类：SonViewController->SuperViewController->UIViewController

在类SuperViewController和SonViewController都简单的设置了实例变量，然后使用Xcode的debug模式下，使用lldb的p命令打印实例对象(instance class)的内部结构.

(lldb) p *sonVC
(SonViewController) $0 = {
  SuperViewController = {
    UIViewController = {
      UIResponder = {
        NSObject = {
          isa = SonViewController
        }
      }
    }
    // 这是笔者添加的注释：父类SuperViewController的实例变量
    _defineSuperString = 0x000c215c @"super string"
    _defineSuperArray = nil
    _innerSuperString = nil
  }
  // 这是笔者添加的注释：当前类SonViewController的实例变量
  _sonString = 0x000c216c @"son string"
  _innerSonString = nil
}

如上结构，证明了——对于一个实例对象(内存)中，最前面存放的是一个isa指针，之后存放着父类的实例变量，在之后存放的是本类的实例变量。

在Objective-C2.0之前其实我们还可以利用lldb的p命令查看上面结构中isa指向的内容结构

这就是一个Class或者说objc_class结构在内存中的样子。其实在Objective-C2.0之前这个结构的定义是暴露给用户的，但在Objective-C2.0中，水果公司将它隐藏起来了。经过在网上的查找，发现在Objective-C2.0之前其定义大致如下：

(gdb) p *dialUNC->isa
$2 = {
    isa = 0x1bebc30, 
    super_class = 0x1bebba4, 
    name = 0xd5dd8d0 "?", 
    version = 45024840, 
    info = 223886032, 
    instance_size = 43102048, 
    ivars = 0x1bebb7c, 
    methodLists = 0xd5dab10, 
    cache = 0x2af0648, 
    protocols = 0xd584050
}

是不是感觉很眼熟的样子，没错，其定义在runtime.h头文件中，如下

// 定义在runtime.h
struct objc_class {
    Class isa  OBJC_ISA_AVAILABILITY; // isa指针指向Meta Class元类，由于OC中ObjC的类也是一个对象，为了处理好之间的关系，所以运行时会创建一个Meta Class元类，用于存放类的类方法。所以[NSObject alloc]发送的消息，其实是发送给NSObject自己，也表明`alloc`是一个类方法。

#if !__OBJC2__
    Class super_class                       OBJC2_UNAVAILABLE; // 父类
    const char *name                        OBJC2_UNAVAILABLE; // 类名
    long version                            OBJC2_UNAVAILABLE; // 类版本，默认为0
    long info                               OBJC2_UNAVAILABLE; // 类的相关信息
    long instance_size                      OBJC2_UNAVAILABLE; // 类实例变量的大小
    struct objc_ivar_list *ivars            OBJC2_UNAVAILABLE; // 成员变量的列表
    struct objc_method_list **methodLists   OBJC2_UNAVAILABLE; // 类中的实例方法列表
    struct objc_cache *cache                OBJC2_UNAVAILABLE; // 方法的缓存，主要用于优化。即当一个方法被调用，会被放到该缓存中，方便下次调用，需要要再去检索方法列表。
    struct objc_protocol_list *protocols    OBJC2_UNAVAILABLE; // 协议列表
#endif

} OBJC2_UNAVAILABLE;

看到这里，你是不是晕B了，最上面有一个指向SonViewController的isa指针，这里又有一个定义为Class(typedef struct objc_class *Class;)的isa指针，那它们有什么区别。快告诉我吧。这里会有一段论述：

在OC中，会存在实例对象(instance object)，类对象(class object)，和元类对象(metaclass object)。
实例对象：很容易理解。
类对象：在OC中每一个类也会对应一个类对象，其中存在放着实例对象的成员变量列表，属性列表，方法列表，指向父类的superclass指针。
元类对象：为了区分类对象，运行时库会为每个类创建一个元类对象，用于存放该类的类方法，其中也有一个superclass指针，指向元类对象的父类

所以：实例对象中的isa指针指向的是对象所属的类对象，而类对象中的isa指针指向的是元类对象。

下面盗用两种图，用以说明问题：

继承关系：

类的继承关系

内存结构：

内存关系结构图

你还可以从这里看到更详细的：
Objective-C内存布局

你如何理解OC中的self和super

先从网上拷贝一道题：下面的代码会输出什么

@implementation Son : Father
- (id)init
{
    self = [super init];
    if (self) {
        NSLog(@"%@", NSStringFromClass([self class]));
        NSLog(@"%@", NSStringFromClass([super class]));
    }
    return self;
}
@end

答案：

本着都自己操作一遍的原则，输出结果结果都是Son

2016-06-26 11:00:35.509 AutoreleasePool[16854:1718107] Son
2016-06-26 11:00:35.509 AutoreleasePool[16854:1718107] Son

题目来自刨根问底Objective－C Runtime（1）－ Self & Super

很多人会想当然的认为“ super 和 self 类似，应该是指向父类的指针吧！”。这是很普遍的一个误区。其实 super 是一个 Magic Keyword， 它本质是一个编译器标示符，和 self 是指向的同一个消息接受者！他们两个的不同点在于：super 会告诉编译器，调用 class 这个方法时，要去父类的方法，而不是本类里的。

当使用 self 调用方法时，会从当前类的方法列表中开始找，如果没有，就从父类中再找；而当使用 super 时，则从父类的方法列表中开始找。然后调用父类的这个方法。

我们可以继续探究为什么

如上博文中使用OC中的clang命令重写Son.m文件(不会clang命令——使用clang命令行工具编译链接Objective-C应用程序)

clang -rewrite-objc Son.m

会得到一个Son.cpp文件，非常大，100000+行，建议用sublime编辑器打开。在文件的尾部，有对OC的C++实现

// @implementation Son


static instancetype _I_Son_init(Son * self, SEL _cmd) {
    if (self = ((Son *(*)(__rw_objc_super *, SEL))(void *)objc_msgSendSuper)((__rw_objc_super){(id)self, (id)class_getSuperclass(objc_getClass("Son"))}, sel_registerName("init"))) {
        NSLog((NSString *)&__NSConstantStringImpl__var_folders_w2_nlhh1qs924sg_t6_72yc95b00000gn_T_Son_04092c_mi_0, NSStringFromClass(((Class (*)(id, SEL))(void *)objc_msgSend)((id)self, sel_registerName("class"))));
        NSLog((NSString *)&__NSConstantStringImpl__var_folders_w2_nlhh1qs924sg_t6_72yc95b00000gn_T_Son_04092c_mi_1, NSStringFromClass(((Class (*)(__rw_objc_super *, SEL))(void *)objc_msgSendSuper)((__rw_objc_super){(id)self, (id)class_getSuperclass(objc_getClass("Son"))}, sel_registerName("class"))));
    }
    return self;
}


// @end

虽然本人C++功底不是很强，亦可以从上C++文件中得到如下信息：

[self class]:
被翻译成objc_msgSend(receiver, selector)=>objc_msgSend(self, sel_registerName("class"))
所以，此处消息接受者即为Son，故打印Son

[super class]:
被翻译成objc_ objc_msgSendSuper({receiver, class_getSuperclass(objc_getClass("Son"))}, selector)=>objc_ objc_msgSendSuper({self, class_getSuperclass(objc_getClass("Son"))}, sel_registerName("class"))

而{self, class_getSuperclass(objc_getClass("Son"))}返回的是Son的父类，但是此处消息的接受者self亦为Son，故而打印[super class]的结果也是Son

到此，结束

扩展

上文代码中的Class *是一个typedef

typedef struct objc_class *Class;

__rw_objc_super定义：

struct __rw_objc_super { 
    struct objc_object *object; 
    struct objc_object *superClass; 
    __rw_objc_super(struct objc_object *o, struct objc_object *s) : object(o), superClass(s) {} 
};

如何在OC中使用C++或C

OC是C的一个超集，在OC中是可以使用C++和C语言的

设置也非常的简单，只需要到XCode工程中的target中，到Build Setting中，找到Apple LLVM Compile区域，选择Compile Sources As中选择C++即可

complier_cpp

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