《Effective Objective-C 2.0》读书笔记（

作者: 大肠杆君 | 来源:发表于2016-04-26 15:00 被阅读116次

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关键词：消息传递、消息转发机制、方法调配、类对象

对象等同性

C语言

静态绑定（static binding）：在编译期就能决定运行时所应调用的函数。

#import <stdio.h>

void printHello () {
    printf("Hello, world!\n");
}
void printGoodbye () {
    printf("Goodbye, world!\n");
}

void doTheThing (int type) {
    if (type == 0) {
        printHello();
    } else {
        printGoodbye();
    }
}

如果不考虑“内联（inline）”，if和else语句中都有函数调用的指令。那么编译器在编译代码的时候就已经知道程序中有printHello和printGoodbye这两个函数了，于是会直接生成调用这些函数的指令。而函数地址实际上是硬编码在指令之中的。

动态绑定（dynamic binding）：要调用的函数在函数知道运行期才能确定。

void printHello () {
    printf("Hello, world!\n");
}
void printGoodbye () {
    printf("Goodbye, world!\n");
}

void doTheThing (int type) {
    void (*fcn) ();
    if (type == 0) {
        fcn = printHello;
    } else {
        fcn = printGoodbye;
    }
    fcn ();
}

只有一个函数调用指令，但待调用函数的无法硬编码在指令之中，而是要在运行期读取出来。
(Only a single function call is made but at the cost of having to read the address of which function to call rather than being hardcoded.)

Objective-C

Objective-C是动态语言，在对象接收到消息之后，是在运行期决定该调用哪个方法。

给对象发送消息可以这样写：

id returnValue = [someObject messageName:parameter];

编译器会将其转换为一条标准的C语言函数调用，此函数是消息传递机制的核心函数，其原型（prototype）为：

void objc_msgSend(id self, SEL cmd, ...)

于是转换结果为：

void objc_msgSend(someObject, @selector(messageName:), parameter);

为了完成此操作，该方法需在接受者所属的类中搜寻其“方法列表”，如果能找到与selector名称相符的方法，就跳至其实现代码。若找不到，就按继承体系向上查找。若最终还是找不到，执行消息转发（message forwarding）操作。

Objective-C对象的每个方法都可视为简单的C函数，其原型为：

<return_type> Class_selector(id self, SEL _cmd, ...)

每个类里都有一个表格，其中的指针都会指向这种函数，selector的名称就是查找表格时所用的“键”。objc_msgSend等函数正是通过这张表格来寻找应该执行的方法并跳至其实现的。

其他的相关函数：

objc_msgSend_stret ——> 若待发送的消息要返回结构体，交由此函数处理
objc_msgSend_fpret ——> 若待发送的消息要返回浮点数，交由此函数处理
objc_msgSendSuper ——> 若向父类发送消息（[super message:parameter]），交由此函数处理

消息转发（message forwarding）机制

当对象在收到无法解读的消息时，就会启动消息转发机制，程序员可经由此过程告诉对象如何处理位置消息。

-[__NSCFNumber lowercaseString]: unrecognized selector sent to instance 0xc27
*** Terminating app due to uncaught exception 'NSInvalidArgumentException', reason: '-[__NSCFNumber lowercaseString]: unrecognized selector sent to instance 0xc27'

这段异常是由NSObject的doesNotRecognizerSelector:方法抛出的，此异常表明：消息接收者的类型类型为__NSCFNumber，而该接受者无法理解名为lowercaseString的selector。在此时，消息转发过程以应用程序崩溃而告终，不过，开发者在编写自己的类时，可与转发过程中设置挂钩，用以执行预定的逻辑，而不使应用程序崩溃。

消息转发分为两大阶段：

动态方法解析（dynamic method resolution）：看接受者所属的类能否动态添加方法，已处理当前这个未知的selector；
若无法添加，请接收者看看有没有其他对象能处理这个消息，若有，runtime系统会把消息转给这个对象；若没有，则启动完整的消息转发机制，runtime系统会把与消息有关的全部细节封装到NSInvocation对象中，再给接受者最后一次机会来处理。

动态方法解析

对象在无法解析消息时，首先将调用其所属类的下列方法：

+ (BOOL)resolveInstanceMethod:(SEL)sel

若尚未实现的方法不是实例方法而是类方法，则会调用此方法：

+ (BOOL)resolveClassMethod:(SEL)sel

在自己写的类中重写此方法。

采用这种方法的前提是，相关方法的实现代码已经写好，只等着运行的时候动态插在类里面。此方案通常用来实现用@dynamic修饰的属性。

举例：

+ (BOOL)resolveInstanceMethod:(SEL)sel {
    NSString *selectorStr = NSStringFromSelector(sel);
    if ([selectorStr hasPrefix:@"set"]) {
        class_addMethod(self,
                        sel,
                        (IMP)propertySetter,
                        "v@:@");
    } else {
        class_addMethod(self,
                        sel,
                        (IMP)propertyGetter,
                        "@@:");
    }
    return YES;
}

其中，关于BOOL class_addMethod(Class cls, SEL name, IMP imp, const char *types)方法：
（要先#include <objc/runtime.h> 或 #include <objc/objc-runtime.h>）

BOOL class_addMethod(Class cls, —> 所添加方法的类
                      SEL name, —> 需要被添加的方法
                       IMP imp, -> 所对应的实现方法的地址
              const char *types -> 类型编码
)

被添加的方法实现如下，必须至少带两个参数：
idself，SEL_cmd，其中“id value”为被添加方法的参数

void propertySetter(idself, SEL_cmd, id value) {
    CustomDictionary *typedSelf = (CustomDictionary *)self;
    NSMutableDictionary *backingStore = typedSelf.backingStore;

    NSString *selectorString = NSStringFromSelector(_cmd);
    NSMutableString *key = [selectorString mutableCopy];

    [key deleteCharactersInRange:NSMakeRange(key.length - 1, 1)];
    [key deleteCharactersInRange:NSMakeRange(0, 3)];

    NSString *lowercaseFirstChar = [[key substringToIndex:1] lowercaseString];
    [key replaceCharactersInRange:NSMakeRange(0, 1) withString:lowercaseFirstChar];

    if (value) {
        [backingStore setObject:value forKey:key];
    } else {
        [backingStore removeObjectForKey:key];
    }
}

id propertyGetter(id self, SEL _cmd) {
    CustomDictionary *typedSelf = (CustomDictionary *)self;
    NSMutableDictionary *backingStore = typedSelf.backingStore;

    NSString *key = NSStringFromSelector(_cmd);

    return [backingStore objectForKey:key];
}

备援接收者

若无法进行动态方法解析，当前接收者还有第二次机会处理未知selector，即看能不能把这条消息转给其他接受者：

- (id)forwardingTargetForSelector:(SEL)aSelector

若能找到备援接收者，则将其返回，若找不到，则返回nil。
用此方法可以模拟出多继承的效果，即让某个类中的其他类型的对象响应selector。

完整的消息转发

- (void)forwardInvocation:(NSInvocation *)anInvocation

首先将与那条消息有关的所有信息封装于NSInvocation对象中。然后消息派发系统会将消息指派给目标对象。

如果在实现上只是让另一个target来执行selector，那么效果和使用备援接收者等效。通常是改变消息的内容，如改变参数，selector等。如本类的“forwardInvocation:”方法无法处理该消息，那么会追溯父类，直到执行NSObject类的同名方法，并继而调用“doesNotRecognizerSelector:”方法以抛出异常。

消息转发全流程

方法调配（method swizzling）

可以通过下列方法实现互换两个方法的实现：

Method class_getInstanceMethod(Class cls, SEL name)

void method_exchangeImplementations(Method m1, Method m2)

例如，调换NSString类的lowercaseString和uppercaseString方法：

Method originalMethod = class_getInstanceMethod([NSString class], @selector(lowercaseString));
Method swappedMethod = class_getInstanceMethod([NSString class], @selector(uppercaseString));
method_exchangeImplementations(originalMethod, swappedMethod);

此时，调用两个方法：

NSString *testStr = @"this Is tHe StrIng.";
NSLog(@"lowercaseMethod = %@", [testStr lowercaseString]);
NSLog(@"uppercaseMethod = %@", [testStr uppercaseString]);

结果：

2016-04-25 16:32:08.380 DynamicMethodResolution[34922:3258700] lowercaseMethod = THIS IS THE STRING.
2016-04-25 16:32:08.382 DynamicMethodResolution[34922:3258700] uppercaseMethod = this is the string.

可以通过这一手段为既有方法添加功能，如为一些完全不透明的黑盒方法增加日志功能。所以一般来说只是在调试时使用。

类对象

对象类型并非在编译器就绑定好了，而是要在运行时查找。描述Objective-C对象所用的数据结构定义在运行期程序库的头文件里：

/// Represents an instance of a class.
struct objc_object {
    Class isa  OBJC_ISA_AVAILABILITY;
};

/// A pointer to an instance of a class.
typedef struct objc_object *id;

由此可见，每个对象结构体的首个成员是Class类的变量isa，描述了实例所属的类。该变量定义了对象所属的类，通常称为“is a”指针。

Class对象也定义在运行期程序库的头文件中：

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;

/// An opaque type that represents an Objective-C class.
typedef struct objc_class *Class;

此结构体存放类的“元数据（metadata）”，例如类有几个实例方法，具备多少个实例变量等信息。此结构体的首个变量也是isa指针，表明Class本身亦为Objective-C对象。结构体里还有个变量叫super_class，它定义了本类的超类，确立了继承关系。类对象所属的类型（也就是isa指针所指向的类型）是另外一个类，叫做“元类（metaclass）”，用来描述类对象本身所具备的元数据。“类方法”就定义于此处，因为这些方法可以理解成为类对象的实例方法。

每个类只有一个“类对象”，每个“类对象”仅有一个与之相关的“元类”。

SomeClass实例及类对象的“元类”所属的类继承体系

基于此继承关系，便可进行“类型信息查询”（introspection，“内省”）。

- (BOOL)isMemberOfClass:(Class)aClass;

判断对象是否为某个特定类的实例。

- (BOOL)isKindOfClass:(Class)aClass;

判断是否为某类或其子类的实例。

当把数据从集合对象（NSArray，NSDictionary等）中取出时，它们的类型通常是id，此时会使用类型信息查询来知道其具体的类型。

避免直接比较类对象（[someObject class] == [someClass class]），而尽量使用类型信息查询方法（[someObject isKindOfClass:[someClass class]]）。

（完）

你们地球真麻烦！

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Objective-C

消息转发（message forwarding）机制

动态方法解析

备援接收者

完整的消息转发

方法调配（method swizzling）

类对象

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