Objective-C runtime之运行时的基本特点（一）

Objective-C runtime之运行时的基本特点（一）

作者：wangzz

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作为一门动态编程语言，Objective-C 会尽可能的将编译和链接时要做的事情推迟到运行时。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环境,同时也需要一个运行时系统来执行编译好的代码。运行时系统（runtime）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。因此，runtime好比Objective-C的灵魂,很多东西都是在这个基础上出现的。所以它是值的你花功夫去理解的。

我们将从以下几个方面了解Objective-C的运行时：

一、与静态语言编译后的区别

1、静态语言

一个静态语言程序，如下所示的C程序：

#include < stdio.h >
 
int main(int argc, const char **argv[])
{
        printf("Hello World!");
        return 0;
} 

会经过编译器的语法分析，优化然后将你最佳化的代码翻译成汇编语言，然后完全按照你设计的逻辑和你的代码自上而下的执行。

2、Objective-C

很常见的一个消息发送语句：

[receiver message]

会被编译器转化成

objc_msgSend(receiver, selector)

如果有参数则为

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

消息只有到运行时才会和函数实现绑定起来，而不是按照编译好的逻辑一成不变的执行。 按照我的理解，编译阶段只是确定了要去向receiver对象发送message消息，但是却没有发送，真正发送是等到运行的时候进行。因此，编译阶段完全不知道message方法的具体实现，甚至，该方法到底有没有被实现也不知道。这就有可能导致运行时崩溃问题。

二、Objective-c runtime的几点说明

1、runtime是开源的

是的，你没看错，runtime确实是开源的。目前苹果公司和GNU各自维护一个开源的runtime版本，这两个版本之间都在努力的保持一致。其中苹果的版本可以猛击该链接下载objc4-437.1.tar.gz

2、runtime是由C语言实现的

runtime做为Objective-C最核心的部分，几乎全部由C语言实现。这里的“几乎”所指的例外就包含有的方法（比如下面要说道的objc_msgSend方法）甚至是用汇编实现的！！

3、runtime的两个版本

Objective-C运行时系统有两个已知版本:早期版本（Legacy）和现行版本（Modern）。
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属性器。

目前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。

三、和runtime system交互的三种方式

1、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,我们只需编写和编译 Objective-C 源代码。
当编译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。

2、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)。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。
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。

3、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。

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