iOS Runtime 详解

前言

Objective-C 语言是一门动态语言。它把一些决策从编译阶段、链接阶段推迟到运行时阶段，实现该机制的基础就是 runtime（又叫作运行时）。

  • 静态语言：在编译阶段就已确定所有变量的数据类型，同时也确定要调用的函数，以及函数的实现。常见的静态语言，如：C/C++、Java、C#等。
  • 动态语言：程序在运行时可以改变其结构。也就是说在运行时检查变量数据类型，同时在运行时才会根据函数名查找要调用的具体函数。如 Objective-C。

一、Runtime 是什么

Runtime 提供的接口基本都是 C 语言，源码由C\C++\汇编语言编写。Runtime API为 Objective-C 语言的动态属性提供支持，充当一种用于 Objective-C 语言的操作系统，使得该语言正常运转工作。

二、Runtime 的版本和平台

在不同平台上有不同版本的 Objective-C Runtime。

2.1 Versions

Objective-C运行时有两个版本modern（现代版本）和legacy（旧版本）。现代版本是在 Objective-C 2.0 中引入的，其中包括许多新功能。旧版运行时的编程接口在 Objective-C 1.0 运行时参考中有所描述；Objective-C Runtime Reference 中描述了现代版本的运行时的编程接口。

最值得注意的新功能是现代运行时中的实例变量是non-fragile(非脆弱的)：

  • 在旧版运行时中，如果更改类中实例变量的布局，则必须重新编译从其继承的类。
  • 在现代运行时中，如果更改类中实例变量的布局，则不必重新编译从其继承的类。

另外，现代的运行时支持声明的属性的实例变量综合（请参见 The Objective-C Programming Language 和 Declared Properties）

2.2 Platforms

OS X v10.5及更高版本上的iPhone应用程序和64位程序使用现代版本的 Runtime。
其他程序（OS X桌面上的32位程序）使用运行时的旧版本。

三、isa 详解

学习 Runtime，必绕不开 Runtime 底层常用的数据结构，比如 isa 指针。

  • 在arm64架构之前，isa就是一个普通的指针，存储着Class、Meta-Class对象的内存地址；
  • 从arm64架构开始，对isa进行了优化，变成了一个共用体（union）结构，还使用位域来存储更多的信息。
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struct objc_object {
private:
    isa_t isa;
    public:
      ...
}

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参考

Objective-C Runtime Programming Guide

Objective-C Runtime Reference