Objective-C是从C发展出来的语言，只是在语言层面上加了些关键字和语法。真正让Objective-C强大的是它的Runtime运行时，让OC在C语言的基础上增加了面向对象和动态特性。
Q1：OC与C语言有什么不同？
C是静态语言、面向过程语言
OC是动态语言、面向对象语言
因此，OC更加强大。
Q2：C是静态语言，OC是从C语言发展出来的，OC如何实现动态的？
Runtime（运行时）
Q3：什么是Runtime？
- Runtime是为了实现 OC 面向对象、动态机制的一个库。
- 由 C 和汇编语言写成。
Q4：Runtime干什么？
OC代码并不是直接编译为目标语言，OC代码首先需要编译器转化为纯C语言，然后编译和汇编成目标代码。
其中，从OC到C语言的转化，就需要运行时库Runtime。这个运行时库（Runtime）用来动态得创建类和对象、进行消息传递和转发。
- 将 OC 面向对象的类转变为 C 语言面向过程的结构体
- 将 OC 函数调用转化为消息传递和转发
- 消息传递和转发的过程，最终找到合适的C函数执行的过程。
Q5：如何实现Runtime？
Runtime核心是消息分发机制
Runtime一些核心结构体定义
1. 对象定义：
struct objc_object {
Class isa;
} *id;
每个OC对象的首个成员是一个指向Class的指针isa（如果子类中定义了其他对象，那么追加在后面）。
2. Class定义：
typedef struct objc_class *Class;
Class就是一个指针，指向一个objc_class结构体。
3. objc_class结构体的定义：
struct objc_class {
Class isa; //指针：指向当前类的元类（类的类）
Class super_class; //指针：指向当前类的父类
const char *name;
long version;
long info;
long instance_size;
struct objc_ivar_list *ivars;
struct objc_method_list ** methodLists; //方法列表
struct objc_cache *cache; //cache的方法
struct objc_protocol_list *protocols;
};
- objc_class定义了类的信息，存放了类的元数据metadata，其中包括类的元类、父类、Name、变量、方法列表、方法cache（用于加速方法查询）。
- objc_class类中首个变量也是一个isa指针，说明Class也是一个对象（类也是一个对象）。
- objc_class的isa指针指向的当前类的类（元类metaclass），保存了当前类对象的元数据，类方法定义此处。
- 每个类仅有一个元类metaclass，每个元类仅有一个metaclass对象（就是这个类Class）
- 每个类对象中持有了一个isa指针，指向这个对象的类对象（类对象保存了该类的成员方法）；
- 类对象中的super_class指针指向了这个类的父类，isa指向该类的元类（元类保存了该类的类方法）；
- 元类中的super_class指针指向元类的父类。
4. 选择器Selector
// An opaque type that represents a method selector.
typedef struct objc_selector *SEL;
选择器Selector用于标识一个方法。从上面代码中我们可以看出，SEL是一个指向objc_selector结构体的指针。
struct objc_selector {
char *name;
char *types;
};
objc_selector是一个结构体，用于标识一个方法。用于在类的HashTable找到对应的函数。
5. IMP
typedef void (*IMP)(void /* id, SEL, ... */ );
IMP就是一个函数指针，参数为(id, SEL, ...) 指向函数所在内存地址
6. 方法列表
struct objc_method {
SEL _Nonnull method_name ;
char * method_types;
IMP _Nonnull method_imp ;
};
typedef struct objc_method *Method;
struct objc_method_list {
struct objc_method_list *bsolete;
int method_count;
/* variable length structure */
struct objc_method method_list[1];
};
objc_method结构体保存方法的信息，其中包含SEL和IMP，SEL用来标识一个方法，IMP用来指向方法的内存地址。
7. 方法缓存
struct objc_cache {
unsigned int mask /* total = mask + 1 */ ;
unsigned int occupied;
Method _Nullable buckets[1];
};
当 objc_msgSend() 通过一个类来查找一个选择器SEL时，它首先会搜索类缓存，用于快速查找Method，如果没找到再遍历objc_method_list。
8. 变量列表
struct objc_ivar {
char * ivar_name;
char * ivar_type;
int ivar_offset ;
};
struct objc_ivar_list {
int ivar_count;
/* variable length structure */
struct objc_ivar ivar_list[1];
};
9. 协议列表
struct objc_protocol_list {
struct objc_protocol_list * next;
long count;
__unsafe_unretained Protocol * list[1];
};
@interface Protocol : NSObject
@end
Protocol也是一个对象。
从上面可以看出：
- Class、SEL、Method都是指向特定结构体的指针。
- IMP是函数指针。
小结：本文简单介绍了iOS Runtime的一些基本概念，并分析了runtime的源码中这些概念的实现。
简单来说OC在C语言的基础上定义了一系列的概念（如Class、SEL、Method、IMP），引入了面向对象、消息传递和转发机制，从而实现了Runtime机制。
参考：
Runtime 源码