关于CLASS , SEL, IMP的说明

2018/4/12 posted in  苹果开发

cocoa当中的函数调用,是一种以消息的方式进行的函数调用,这一点与C++,java是有很大差别的。因此该类型的理解,会涉及到三个重要的概念,class,sel,IMP。

class

每个NSObject的第一个成员变量都是class类型的成员,isa,这个isa的对象可以访问到本类的父类,也可以访问到本类的所有方法的列表。

SEL

这个是方法名称的描述。

IMP

这个是具体的方法的地址。

Class 的含义

Class 被定义为一个指向 objc_class的结构体指针,这个结构体表示每一个类的类结构。而 objc_class 在objc/objc_class.h中定义如下:

struct objc_class {
    struct objc_class super_class;  /*父类*/
    const char *name;                 /*类名字*/
    long version;                   /*版本信息*/
    long info;                        /*类信息*/
    long instance_size;               /*实例大小*/
    struct objc_ivar_list *ivars;     /*实例参数链表*/
    struct objc_method_list **methodLists;  /*方法链表*/
    struct objc_cache *cache;               /*方法缓存*/
    struct objc_protocol_list *protocols;   /*协议链表*/
};

由此可见,Class 是指向类结构体的指针,该类结构体含有一个指向其父类类结构的指针,该类方法的链表,该类方法的缓存以及其他必要信息。

NSObject 的class 方法就返回这样一个指向其类结构的指针。每一个类实例对象的第一个实例变量是一个指向该对象的类结构的指针,叫做isa。通过该指针,对象可以访问它对应的类以及相应的父类。如图一所示:

如图一所示,圆形所代表的实例对象的第一个实例变量为 isa,它指向该类的类结构 The object’s class。而该类结构有一个指向其父类类结构的指针superclass, 以及自身消息名称(selector)/实现地址(address)的方法链表。

方法的含义:

注意这里所说的方法链表里面存储的是Method 类型的。图一中selector 就是指 Method的 SEL, address就是指Method的 IMP。 Method 在头文件 objc_class.h中定义如下:

typedef struct objc_method *Method;
typedef struct objc_ method {
    SEL method_name;
    char *method_types;
    IMP method_imp;
};

一个方法 Method,其包含一个方法选标 SEL – 表示该方法的名称,一个types – 表示该方法参数的类型,一个 IMP - 指向该方法的具体实现的函数指针。

SEL 的含义:

在前面我们看到方法选标 SEL 的定义为:

typedef struct objc_selector   *SEL;   

它是一个指向 objc_selector 指针,表示方法的名字/签名。如下所示,打印出 selector。

-(NSInteger)maxIn:(NSInteger)a theOther:(NSInteger)b{
    return (a > b) ? a : b;
}
NSLog(@"SEL=%s", @selector(maxIn:theOther:));

输出:SEL=maxIn:theOther:

不同的类可以拥有相同的 selector,这个没有问题,因为不同类的实例对象performSelector相同的 selector 时,会在各自的消息选标(selector)/实现地址(address) 方法链表中根据 selector 去查找具体的方法实现IMP, 然后用这个方法实现去执行具体的实现代码。这是一个动态绑定的过程,在编译的时候,我们不知道最终会执行哪一些代码,只有在执行的时候,通过selector去查询,我们才能确定具体的执行代码。

IMP 的含义:

在前面我们也看到 IMP 的定义为:

typedef id (*IMP)(id, SEL, ...);

根据前面id 的定义,我们知道 id是一个指向 objc_object 结构体的指针,该结构体只有一个成员isa,所以任何继承自 NSObject 的类对象都可以用id 来指代,因为 NSObject 的第一个成员实例就是isa。

至此,我们就很清楚地知道 IMP 的含义:IMP 是一个函数指针,这个被指向的函数包含一个接收消息的对象id(self 指针), 调用方法的选标 SEL (方法名),以及不定个数的方法参数,并返回一个id。也就是说 IMP 是消息最终调用的执行代码,是方法真正的实现代码 。我们可以像在C语言里面一样使用这个函数指针。

NSObject 类中的methodForSelector:方法就是这样一个获取指向方法实现IMP 的指针,methodForSelector:返回的指针和赋值的变量类型必须完全一致,包括方法的参数类型和返回值类型。

下面的例子展示了怎么使用指针来调用setFilled:的方法实现:

void (*setter)(id, SEL, BOOL);
int i;
 
setter = (void(*)(id, SEL, BOOL))[target methodForSelector:@selector(setFilled:)];
 
for (i = 0; i < 1000; i++)
    setter(targetList[i], @selector(setFilled:), YES);

使用methodForSelector:来避免动态绑定将减少大部分消息的开销,但是这只有在指定的消息被重复发送很多次时才有意义,例如上面的for循环。

注意,methodForSelector:是Cocoa运行时系统的提供的功能,而不是Objective-C语言本身的功能。

几个重要的辅助函数,可以在使用过程中起到很好的辅助作用,尤其是在动态编译等起到了比较大的作用。

我们可以通过NSObject的一些方法获取运行时信息或动态执行一些消息:

class 返回对象的类;

isKindOfClass 和 isMemberOfClass检查对象是否在指定的类继承体系中;

respondsToSelector 检查对象能否相应指定的消息;

conformsToProtocol 检查对象是否实现了指定协议类的方法;

methodForSelector 返回指定方法实现的地址。

performSelector:withObject 执行SEL 所指代的方法。